量子計算長期以來一直受到錯誤率隨量子位元數量增加而上升的困擾，但 Google 取得了一項重大突破，這可能重塑量子計算技術的未來。該公司最新的量子處理器 Willow 展示了在擴充套件規模的同時降低計算錯誤的能力——這是近三十年來研究人員一直未能實現的壯舉。
錯誤率降低的歷史性成就
Google 的 Willow 量子處理器實現了研究人員所稱的閾值以下里程碑，成功在增加量子位元數量的同時降低了錯誤率。該晶片擁有105個物理量子位元，相比其前代產品 Sycamore 處理器的49個量子位元有了顯著提升。這一成就標誌著在建立實用可靠的量子計算機道路上邁出了關鍵一步。
- 處理器規格：
- 名稱： Willow
- 物理量子位元數：105
- 前代機型（ Sycamore ）：49個量子位元
- 效能：可在約5分鐘內完成任務，而經典超級計算機需要1025年
前所未有的計算能力
Willow 的效能表現令人矚目。據 Google 量子計算部門稱，該處理器能在約5分鐘內完成某些計算任務，而世界上最強大的經典超級計算機需要約10的25次方年才能解決這些問題。這種巨大的速度優勢展示了量子計算技術的變革潛力。
技術創新
突破的關鍵在於 Willow 能夠在系統規模擴大的同時保持量子相干性。傳統量子計算機在新增更多量子位元時會面臨錯誤率增加的問題，但 Google 的新架構成功打破了這一模式。該晶片使用維持在比深空更低溫度的超導電路來生成和控制量子位元，從而實現更穩定的量子運算。
- 關鍵技術突破：
- 首次實現"閾值以下"的錯誤率
- 在擴大量子位元數量的同時成功降低錯誤率
- 在更大規模下保持量子相干性
未來影響
這一進展代表著向實用量子計算應用邁出的重要一步。在保持低錯誤率的同時擴充套件量子系統的能力，可能加速材料科學、藥物發現和複雜最佳化問題等領域的發展。Google 在 Willow 上取得的成功表明，能夠解決現實世界問題的量子計算機可能比此前預期的更快實現。
行業影響
這一成就使 Google 與 IBM 和 IonQ 等其他主要參與者一起，站在了量子計算發展的最前沿。隨著技術的不斷成熟，我們可以預期在量子計算領域會出現更激烈的競爭和創新，這可能在不久的將來帶來更多突破性進展。