Google claims significant breakthrough in quantum chip "Willow": algorithm can be repeatedly verified, practical application may be achieved within five years

谷歌公司 Quantum 週三在《自然》雜誌披露與 Willow 芯片相關的量子計算突破性進展，該公司 Willow 量子計算芯片上運行了一種算法，這種算法可以在類似的平台上重複運行，並且性能超越傳統超級計算機。谷歌表示，這一突破為量子技術在未來五年內實現實際應用鋪平了道路。

谷歌表示，這項被稱為 “量子回聲（Quantum Echoes）” 的算法具有 “可驗證性”，意味着可以在另一台量子計算機上重複運行。谷歌稱，該算法的運行速度比全球最強的超級計算機快 1.3 萬倍。谷歌表示，這些成果結合在一起，意味着量子計算在醫學和材料科學等領域將有廣泛的潛在用途。

谷歌量子 AI 部門的研究科學家湯姆·奧布萊恩（Tom O’Brien）表示：

“可驗證性這一點非常關鍵，這是我們邁向現實世界應用的重要一步。實現這一成果意味着我們正在真正推動量子計算走向主流。”

媒體稱，這項突破使谷歌更接近真正利用量子計算所承諾的強大運算能力。目前，微軟（Microsoft）、IBM 以及眾多初創企業也正在該領域積極追趕。就在去年 12 月，谷歌曾宣佈 “Willow” 芯片僅用五分鐘就解決了一個問題，而同樣的問題若由超級計算機處理，需要 10 秭（10 septillion）年才能完成。

量子計算機通過極微小的電路來進行計算，與傳統計算機類似，但它可以並行計算，而不是順序執行，從而大幅提升速度。儘管多家公司聲稱已建造出性能超越傳統計算機的量子平台，但它們面臨的最大挑戰一直是如何找到真正有用的應用場景。

未參與該研究的計算機科學家阿倫森（Scott Aaronson）對媒體表示，他對谷歌取得的進展 “感到振奮”，因為他們在 “以可重複的方式超越超級計算機方面” 取得了突破，這意味着可以在另一台量子計算機上高效驗證成果——這正是該領域在過去幾年中最棘手的問題之一。不過，他也提醒稱，前方仍有大量工作要做。

“要從現在走向任何具有商業價值的應用，或實現可擴展的容錯計算（這次實驗並未使用），仍然是非常艱難的挑戰。”

研究人員在另一篇尚未經過同行評審的合作論文中展示，該算法的一種應用是通過計算原子之間的距離來研究分子結構。這種方法未來可用於藥物研發和材料科學（例如電池設計），但谷歌科學家估計，要實現這些應用，量子計算機的規模必須比目前的機器大一萬倍。

谷歌研究團隊中包括 2025 年諾貝爾物理學獎得主米歇爾·H·德沃雷（Michel H. Devoret）。該團隊表示，他們計劃繼續擴大機器規模並提高計算精度，以推動量子計算向現實世界的實際應用邁進。