谷歌量子芯片创历史新高，5分钟完成超算10^25年计算
当地时间2023年12月9日，谷歌宣布其最新量子芯片Willow在基准测试中取得了惊人的成就。Willow在不到5分钟的时间内完成了标准基准计算，而当今最快的超级计算机需要耗时10^25年（即10,000,000,000,000,000,000,000,000年）才能完成相同的任务，这个数字远远超过了宇宙的年龄。
此项突破标志着量子计算领域的重要里程碑。传统的计算机每个晶体管只能处于0或1两种状态，但作为量子计算机中的计算单位，一个量子比特可以存在多种状态，这可以极大地加速某些类型的计算应用。量子计算在人工智能、物流规划、化学模拟和加密等领域有望带来革命性的变革。
Willow拥有105个量子比特，在量子纠错和随机电路采样（RCS）两个系统基准测试中表现出色。任何建造量子计算机的团队首先都会检验其在RCS上的表现，而Willow在这方面的表现尤为惊人。它在5分钟内完成的计算，相当于当今最快的超级计算机耗费10^25年才能完成，这远远超出了宇宙的年龄。谷歌表示，该成就“为量子计算发生在许多平行宇宙的观点提供了证据，这与我们生活在多元宇宙的观点是一致的。”
在衡量量子比特保持激发态的时间（量子计算的关键资源）方面，Willow达到接近100微秒，比上一代芯片提高了5倍。
错误是量子计算中面临的重大挑战之一。量子比特容易与其环境快速交换信息，这使得在计算过程中保护信息变得困难。通常，量子比特使用得越多，错误也就越多。但在Willow中，随着量子比特数量的增加，错误率却呈指数级下降，这解决了量子纠错领域的关键挑战。
研究人员测试了更大规模的物理量子比特阵列，从3x3编码量子比特的网格扩展到5x5和7x7的网格。每次都利用量子纠错领域的最新成果将错误率降低一半，实现了成倍的错误率降低。此外，他们还实现了实时纠错，这对于任何计算而言都至关重要，因为如果不及时纠正错误，它们可能会在计算完成之前破坏计算。
谷歌表示，这一历史性成就标志着量子领域进入了“低于阈值”阶段，即能够在增加量子比特数量的同时降低错误率。这有力地表明，能够有效运行的大型量子计算机确实是可行的。“Willow让我们离运行与商业相关的实用算法更近了一步，这些算法是传统计算机无法复制的。”
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