科技巨頭谷歌在旗下量子芯片上實(shí)現(xiàn)了量子計(jì)算突破性研究。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月22日，谷歌宣布其量子計(jì)算機(jī)取得突破性進(jìn)展，使用一種名為“量子回聲（Quantum Echoes）”的算法，在量子芯片Willow（柳樹）上完成了傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)無(wú)法勝任的任務(wù)，使量子計(jì)算機(jī)在特定任務(wù)上的運(yùn)行速度比傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)快13000倍，并且這種算法可以在類似平臺(tái)上得到重現(xiàn)。

谷歌方面表示，雖然量子計(jì)算機(jī)的實(shí)際應(yīng)用仍需數(shù)年時(shí)間，但此次研究“是量子計(jì)算向?qū)嶋H應(yīng)用邁出的一大步”，“量子回聲”算法是史上首個(gè)量子計(jì)算機(jī)能夠在硬件上成功運(yùn)行的、超越了超級(jí)計(jì)算機(jī)能力的可驗(yàn)證算法。量子可驗(yàn)證性意味著其結(jié)果可以在其他規(guī)格相近的量子計(jì)算機(jī)上重現(xiàn)，從而驗(yàn)證結(jié)果。

據(jù)谷歌介紹，該算法由一組指導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)操作的指令構(gòu)成，能夠計(jì)算分子的結(jié)構(gòu)，為醫(yī)學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)鋪平了道路：“‘量子回聲’可用于了解自然界系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從分子到磁鐵再到黑洞，我們已經(jīng)證明它在Willow芯片上的運(yùn)行速度比世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)之一上的最佳經(jīng)典算法快13000倍?！?/p>

谷歌在《自然》（Nature）期刊上發(fā)布的論文顯示，“量子回聲”算法的核心在于測(cè)量一種特殊的量子物理量，這種可觀測(cè)量被稱為OTOC（out-of-time-order correlator，時(shí)序無(wú)序關(guān)聯(lián)函數(shù)），是用來(lái)研究量子系統(tǒng)中信息如何傳播和混合的一種指標(biāo)。在本項(xiàng)研究中，谷歌和合作團(tuán)隊(duì)使用超導(dǎo)量子處理器，通過(guò)一種被稱為“時(shí)間反演（time reversal）”的技術(shù)，成功測(cè)量了更高階的OTOC。

不過(guò)，這次突破對(duì)于現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的影響依然有限。谷歌工程副總裁哈特穆特·內(nèi)文（Hartmut Neven）認(rèn)為，五年之內(nèi)，量子計(jì)算機(jī)可能在現(xiàn)實(shí)世界中得到實(shí)際應(yīng)用：“‘量子回聲’的出現(xiàn)讓我們保持樂(lè)觀，相信在未來(lái)五年內(nèi)，我們將看到只有量子計(jì)算機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的實(shí)際應(yīng)用?！?/p>

谷歌將本次突破歸功于旗下量子芯片的進(jìn)步。2024年12月，谷歌發(fā)布量子芯片Willow以及基于該芯片的量子計(jì)算機(jī)。Willow芯片內(nèi)含105個(gè)物理量子比特，可以通過(guò)改進(jìn)芯片中的量子比特成倍地減少計(jì)算錯(cuò)誤，需要在極低溫環(huán)境中發(fā)揮性能。

獲得2025年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的谷歌量子AI團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家米歇爾·H·德沃雷特（Michel H. Devoret）表示，該消息是量子領(lǐng)域中的又一個(gè)里程碑，“標(biāo)志著我們邁向全面量子計(jì)算的新一步”。

就在不久前，德沃雷特和科學(xué)家約翰·克拉克（John Clarke）、約翰·M·馬蒂尼斯（John M. Martinis）被瑞典皇家科學(xué)院授予2025年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，以表彰他們“發(fā)現(xiàn)電路中的宏觀量子力學(xué)隧道效應(yīng)和能量量子化”。

英國(guó)薩塞克斯大學(xué)的量子技術(shù)教授溫弗里德·亨辛格（Winfried Hensinger）表示，谷歌的這項(xiàng)成果仍局限于實(shí)驗(yàn)層面，真正具備廣泛實(shí)用性的量子計(jì)算機(jī)需要上百萬(wàn)個(gè)乃至數(shù)十億個(gè)穩(wěn)定的量子比特：“需要明確的是，谷歌完成的這項(xiàng)任務(wù)還沒(méi)有達(dá)到人們預(yù)期的那種顛覆世界的量子應(yīng)用水平。不過(guò)，它確實(shí)是又一次有力的證明，顯示出量子計(jì)算機(jī)正在逐步變得越來(lái)越強(qiáng)大?！?/p>

22日當(dāng)天，谷歌（Nasdaq：GOOGL）股價(jià)漲0.49%收于每股251.69美元，總市值3.05萬(wàn)億美元。