谷歌新量子芯片突破“纠错阈值”,量子计算应用还需多久?

   发布时间:2024-12-11 15:15 作者:朱天宇

谷歌在量子计算领域迈出了重大一步,于近日揭晓了其最新研发的量子芯片Willow,以及基于该芯片的量子计算机。这款产品的发布起初并未引起广泛关注,但随着特斯拉创始人埃隆·马斯克与谷歌CEO桑德·皮查伊在社交媒体上的互动,迅速吸引了大量眼球。

量子计算,这一概念虽已有数十年历史,但至今仍较为小众。其理论基于量子叠加和量子纠缠,通过量子比特(qubit)而非传统计算机中的比特(bit)来处理和存储信息。科学家们认为,量子计算机在运算能力上有望远超电子计算机,成为推动信息革命的关键。

Willow芯片内含105个物理量子比特,是谷歌Sycamore量子处理器的升级版,需在接近绝对零度的环境中运行。该芯片实现了两大突破:首先,通过改进量子比特,成功降低了计算错误率,解决了量子纠错领域的“量子纠错阈值”难题。这一挑战自1995年提出以来,一直是学界研究的重点。谷歌研究科学家Michael Newman指出,通过聚集多个物理量子比特形成逻辑量子比特,错误率随着集合尺寸的增加而降低。

其次,Willow芯片在极短时间内完成了一项衡量量子计算进展的基准计算,而同样的计算任务,即便是目前世界上最快的超级计算机也需要数万亿年才能完成。这一成就展示了量子计算机在特定任务上的巨大潜力。

谷歌CEO皮查伊在社交媒体上分享了Willow芯片的介绍,引来了马斯克的点赞和回应。马斯克对Willow的技术表示赞赏,并赞同皮查伊提出的在太空中建立量子集群的设想。OpenAI的CEO山姆·奥特曼也转发了皮查伊的推文,并送上祝贺。

受Willow芯片发布的影响,谷歌股价在次日大涨5.59%,市值达到2.27万亿美元。同时,A股市场中的量子技术概念股也表现出色,多家相关公司股价涨停或高开。

尽管Willow芯片的发布在量子计算领域引起了轰动,但学者们普遍认为,距离量子计算技术真正应用于现实世界还有很长的路要走。英国萨塞克斯大学量子技术教授Winfried Hensinger认为,Willow芯片在处理运算错误方面取得了新的里程碑,但其规模仍然太小,无法进行有用的计算。哈佛大学物理学教授Mikhail Lukin也表示,量子计算仍处于迅速发展阶段,但已不再是科幻概念。

加州理工学院理论物理学家John Preskill则对未来持乐观态度,他认为量子计算机最终将能够运行人们真正关心的程序,尽管可能需要几十年的时间才能看到其对日常生活的影响。然而,风险投资公司Runa Capital的合伙人Francesco Ricciuti则持谨慎态度,他认为谷歌所宣称的成功仅限于没有实际用处的任务和基准,量子计算领域还需要一个类似ChatGPT的突破性时刻。

 
 
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