Google 的 Willow 量子晶片實現突破：105量子位元並達到低於閾值的錯誤率

在量子計算領域取得重大進展， Google 推出了其最新的量子處理器 Willow ，具有105個量子位元，並實現了前所未有的錯誤糾正能力。這一發展標誌著實用量子計算的關鍵一步，也對最近關於該技術近期潛力的質疑提出了挑戰。

Willow 量子處理器，代表著量子計算技術的重大突破

革命性的錯誤糾正成就

Willow 晶片成為首個展示隨量子位元數量增加而呈指數級降低錯誤率的量子處理器。這一突破顛覆了傳統量子計算中增加量子位元通常會導致更高錯誤率的挑戰。該晶片的執行錯誤率低於關鍵的量子錯誤糾正閾值，隨著物理量子位元數量的增加，錯誤率降低一半。

量子計算效能的飛躍

在一次令人矚目的演示中， Willow 晶片在不到五分鐘內完成了隨機電路取樣（RCS）基準測試——這項任務理論上需要當今最強大的經典超級計算機大約10萬億億億年才能完成。這一成就顯著超越了 Google 2019年的54量子位元 Sycamore 晶片的效能。

技術進步

Willow 相比其前代產品有多項重要改進。該晶片具有可調節的量子位元和耦合器，能夠實現更快的門操作，從而降低錯誤率。也許最重要的是，它將量子態維持時間從20微秒延長到100微秒——這一五倍的提升使得更復雜的計算問題成為可能。

商業應用的道路

Google 預計在未來五年內可能出現有用的商業量子應用。雖然實現完全容錯仍需克服重大挑戰，如實現距離-27邏輯量子位元需要近1,500個物理量子位元， Willow 晶片代表了 Google 在10年路線圖中朝著開發具有1,000個邏輯量子位元的大型錯誤糾正量子計算機目標的第三個里程碑。

行業影響和未來前景

這一發展出現在量子計算領域的關鍵時刻，特別是在行業領袖最近對量子計算實用時間表表示懷疑之後。 Willow 晶片的成功展示了向實用量子計算應用邁進的切實進展，有望加速氣候變化建模、藥物發現、材料科學和金融建模等領域的發展。