谷歌的量子计算实验室刚刚实现了一个重要的里程碑。

　　一款量子计算芯片，能够在 5 分钟内完成超级计算机需要10^25 年才能完成的任务，这就是Willow 。

　　谷歌量子人工智能创始人 Hartmut Neven 在谷歌博客上介绍了Willow。

　　核心要点，通过AI整理如下：

　　量子纠错方面：Willow 芯片在量子纠错上取得了关键突破，随着使用更多的量子比特（qubits）进行扩展，它能够指数级地减少错误。这一成果破解了量子计算领域近 30 年来一直追求的难题，从 3x3 编码量子比特网格扩展到 5x5、7x7 网格时，每次都能利用量子纠错技术将错误率降低一半，实现了 “低于阈值” 的历史性成就，即能在增加量子比特数量的同时降低错误率，且该芯片还实现了超导量子系统上的实时纠错以及 “超越盈亏平衡” 的演示（其量子比特阵列的寿命比单个物理量子比特更长），是目前最具说服力的可扩展逻辑量子比特原型。

　　计算性能方面：在随机电路采样（RCS）基准测试中，Willow 芯片表现惊人，它在 5 分钟内完成了一次计算，而当今最快的超级计算机之一则需要 10^25 年才能完成，如果写全，这将是:

　　10,000,000,000,000,000,000,000,000 年，这个数字远远超过了宇宙的年龄。此结果表明量子计算在性能上远超经典计算机，且随着芯片发展，量子处理器与经典计算机的性能差距正以双指数速率扩大。

　　制造设施先进：Willow 芯片在谷歌位于圣巴巴拉的全新先进制造设施中制造，该设施是世界上少数为此目的专门建造的设施之一。在设计和制造量子芯片时，系统工程至关重要，芯片的所有组件，如单量子比特门、双量子比特门、量子比特重置和读出等，都必须精心设计和集成，否则会影响系统性能。

　　综合性能优异：Willow 芯片注重质量而非单纯数量，其拥有 105 个量子比特，在量子纠错和随机电路采样这两个系统基准测试中表现出了同类最佳性能，其他如 T₁时间（测量量子比特保持激发状态的时长）等性能指标也有显著提升，相比上一代芯片提高了约 5 倍，达到接近 100µs（微秒）。

　　Willow’s performance across a number of metrics

　　面临挑战：量子计算领域的下一个挑战是在当前量子芯片上展示与实际应用相关的首次 “有用的、超越经典”的计算，目前的实验包括运行 RCS 基准测试（性能虽超经典计算机但无实际应用）和进行量子系统的科学模拟（有新发现但仍在经典计算机可及范围内），目标是将两者结合，进入对现实世界、商业相关问题有用且经典计算机无法触及的算法领域。平博pinnacle体育

　　开放合作：谷歌邀请研究人员、工程师和开发者通过查看其开源软件和教育资源（包括 Coursera 上的新课程）来共同参与这一进程，学习量子纠错的基础知识并帮助创建能够解决未来问题的算法。此外，量子计算将对人工智能等众多领域产生不可或缺的作用，如收集经典机器无法获取的训练数据、训练和优化特定学习架构、建模量子效应重要的系统等，有望解锁许多经典计算机无法实现的应用，如发现新药、设计更高效电动汽车电池、加速核聚变和新能源替代进展等。

　　Neven在博客中表示 ，Willow芯片是10多年前就开始的征程中的一个重要里程碑。平博

　　2012年，当创立Google Quantum AI时，其愿景是构建一台有用的大规模量子计算机，能够利用量子力学——今天所知的自然界的“操作系统”——来推动科学发现，开发有用的应用，并解决社会面临的一些最大挑战，从而造福社会。

　　作为Google Research的一部分，团队已经规划了一条长期的技术路线图，而Willow则使团队在这条通往商业应用相关领域的道路上迈出了重要一步。

　　参考资料：https://blog.google/technology/research/google-willow-quantum-chip/