谷歌称量子芯片“Willow”现重大突破：算法可重复验证，五年内或迎实用化

谷歌公司Quantum周三在《自然》杂志披露与Willow芯片相关的量子计算突破性进展，该公司Willow量子计算芯片上运行了一种算法，这种算法可以在类似的平台上重复运行，并且性能超越传统超级计算机。谷歌表示，这一突破为量子技术在未来五年内实现实际应用铺平了道路。

谷歌表示，这项被称为“量子回声（Quantum Echoes）”的算法具有“可验证性”，意味着可以在另一台量子计算机上重复运行。谷歌称，该算法的运行速度比全球最强的超级计算机快1.3万倍。谷歌表示，这些成果结合在一起，意味着量子计算在医学和材料科学等领域将有广泛的潜在用途。

谷歌量子AI部门的研究科学家汤姆·奥布莱恩（Tom O’Brien）表示：

“可验证性这一点非常关键，这是我们迈向现实世界应用的重要一步。实现这一成果意味着我们正在真正推动量子计算走向主流。”

媒体称，这项突破使谷歌更接近真正利用量子计算所承诺的强大运算能力。目前，微软（Microsoft）、IBM以及众多初创企业也正在该领域积极追赶。就在去年12月，谷歌曾宣布“Willow”芯片仅用五分钟就解决了一个问题，而同样的问题若由超级计算机处理，需要10秭（10 septillion）年才能完成。

量子计算机通过极微小的电路来进行计算，与传统计算机类似，但它可以并行计算，而不是顺序执行，从而大幅提升速度。尽管多家公司声称已建造出性能超越传统计算机的量子平台，但它们面临的最大挑战一直是如何找到真正有用的应用场景。

未参与该研究的计算机科学家阿伦森（Scott Aaronson）对媒体表示，他对谷歌取得的进展“感到振奋”，因为他们在“以可重复的方式超越超级计算机方面”取得了突破，这意味着可以在另一台量子计算机上高效验证成果——这正是该领域在过去几年中最棘手的问题之一。不过，他也提醒称，前方仍有大量工作要做。

“要从现在走向任何具有商业价值的应用，或实现可扩展的容错计算（这次实验并未使用），仍然是非常艰难的挑战。”

研究人员在另一篇尚未经过同行评审的合作论文中展示，该算法的一种应用是通过计算原子之间的距离来研究分子结构。这种方法未来可用于药物研发和材料科学（例如电池设计），但谷歌科学家估计，要实现这些应用，量子计算机的规模必须比目前的机器大一万倍。

谷歌研究团队中包括2025年诺贝尔物理学奖得主米歇尔·H·德沃雷（Michel H. Devoret）。该团队表示，他们计划继续扩大机器规模并提高计算精度，以推动量子计算向现实世界的实际应用迈进。