谷歌宣佈推出最新的量子晶片 Willow。Willow 在多項指標上都擁有一流的效能，並取得了兩項重大成就。
- 當我們使用更多量子位元進行擴充套件時，誤差可呈指數級減少，從而破解了該領域長達30年的難題：量子糾錯。
- 其次，Willow 在不到五分鐘的時間內完成了一個標準基準計算，而如今最快的超級計算機之一需要花費10 的 16 次方（即 10 25）年的時間才能完成這項計算，這個數字遠遠超過了宇宙的年齡。
我們將 Willow 看作是我們打造實用量子計算機征程中的重要一步，該計算機可實際應用於藥物發現、聚變能源、電池設計等領域。
Willow 晶片是 10 多年前開始的旅程中的重要一步。2012 年，我創立 Google Quantum AI 時，願景是構建一臺實用的大型量子計算機，利用量子力學（我們今天所知的自然界的“作業系統”）推動科學發現、開發有用的應用程式和解決一些社會最大挑戰，從而造福社會。作為 Google Research 的一部分，我們的團隊已經制定了長期路線圖，而 Willow 則推動我們朝著商業相關應用的方向邁進。
量子糾纏
錯誤是量子計算面臨的最大挑戰之一，因為量子位元（量子計算機中的計算單位）往往會與周圍環境快速交換資訊，因此很難保護完成計算所需的資訊。通常，使用的量子位元越多，錯誤就會越多，系統就會變得像經典系統一樣。
今天，我們在《自然》雜誌上發表了研究結果，實現了錯誤率的指數級降低。這一歷史性成就在業界被稱為“低於閾值”——能夠在增加量子位元數量的同時降低錯誤。必須證明低於閾值才能證明在糾錯方面取得了真正的進展，自1995 年 Peter Shor 引入量子糾錯以來，這一直是一項艱鉅的挑戰。
這一結果還涉及其他科學“第一”。例如，它也是超導量子系統實時糾錯的首批引人注目的例子之一——這對於任何有用的計算都至關重要，因為如果你不能足夠快地糾正錯誤，它們會在你完成計算之前毀掉它。這是一個“超越盈虧平衡”的演示，我們的量子位元陣列比單個物理量子位元的壽命更長，這是一個不容置疑的跡象，表明糾錯正在改善整個系統。
作為首個低於閾值的系統，這是迄今為止構建的可擴充套件邏輯量子位元最令人信服的原型。這有力地表明，實用的超大型量子計算機確實可以構建。Willow 讓我們更接近執行傳統計算機上無法複製的實用、商業相關演算法。
Willow 超越世界上最強大的經典超級計算機之一Frontier的評估是基於保守的假設。
最好效能
Willow 是在我們位於聖巴巴拉的全新先進製造工廠中製造的，這是全球為數不多為此目的而從頭開始建造的工廠之一。系統工程是設計和製造量子晶片的關鍵：晶片的所有元件，例如單量子位元門和雙量子位元門、量子位元復位和讀出，都必須同時經過精心設計和整合。
我們注重質量，而不僅僅是數量——因為如果質量不夠高，僅僅生產大量量子位元也無濟於事。Willow 擁有 105 個量子位元，在上述兩個系統基準測試中均擁有一流的效能：量子糾錯和隨機電路取樣。
此類演算法基準測試是衡量晶片整體效能的最佳方式。
Willow 的下一步計劃
該領域的下一個挑戰是展示當今量子晶片上第一個與實際應用相關的“有用、超越經典”的計算。我們樂觀地認為 Willow 一代晶片可以幫助我們實現這一目標。
到目前為止，已經進行了兩種不同型別的實驗。一方面，我們執行了 RCS 基準測試，該測試衡量了與傳統計算機的效能，但沒有已知的實際應用。另一方面，我們對量子系統進行了科學上有趣的模擬，這導致了新的科學發現，但仍在傳統計算機的範圍內。我們的目標是同時完成這兩件事——進入傳統計算機無法企及的演算法領域，這些演算法對現實世界的商業相關問題有用。
網友：
很多人對谷歌週一釋出的關於量子霸權的新聞稿感到困惑，所以試著澄清一些事情：
1、他們說在大約 100 個量子位元的晶片上進行了計算，速度比傳統（超級）計算機快得多。
所討論的特定計算是產生隨機分佈。這個計算的結果沒有實際用途。
- 他們使用這個特定問題是因為已經形式證明（有一些技術警告）在傳統計算機上很難進行計算（因為它使用了大量糾纏）。
- 這也使他們可以說“這在傳統計算機上需要數千萬億年”等話。
這與他們在 2019 年在大約 50 個量子位元的晶片上進行的計算完全相同。
如果您沒明白這一點，谷歌 2019 年的量子霸權宣告幾乎在宣告提出後就遭到了 IBM 的質疑，幾年後，一個小組說他們在傳統計算機上以類似的時間完成了這一宣告。
因此，儘管從科學角度來看，這一宣告非常令人印象深刻，但對日常生活的影響卻為零。
據估計，我們將需要大約 100 萬個量子位元才能實現實際應用，而我們距離這一目標還有大約 100 萬個量子位元。
此外，這是一個我們在過去幾年中多次看到的故事，即關於量子“效用”或量子“優勢”或量子“至上”或無論你想叫它什麼的說法後來都煙消雲散了，因為其他一些團體最終找到了一種在傳統計算機上實現它的巧妙方法。