圖、谷歌的量子電腦晶片Willow將成為量子運算遊戲規則的改變者
谷歌於2024年12月初表示，旗下量子電腦晶片Willow解決了量子運算領域近30年來一直存在的挑戰，那就是減少量子電腦在運行時產生的錯誤量。這一變化可能徹底改變科學和醫學，幫助我們解決與氣候變遷和健康相關的問題。
從長遠來看，Willow的運算能力是驚人的。它可以在五分鐘內解決傳統超級電腦需要大約十億年才能完成的複雜運算，其是採用七進制（10²⁴ = septillion）。這項令人震驚的壯舉展示了量子技術的巨大潛力。
但讓 Willow變得更加重要的是它如何解決量子運算最持久的挑戰之一：錯誤率。簡單來說，在擴展量子位元的同時減少錯誤的能力在該領域被稱為“低於閾值(below threshold)”，是自1995年以來一直是未解決的挑戰。
近30年來，量子運算的基本障礙之一是其可靠性。隨著量子系統添加更多的量子位元，它們往往變得更容易出錯。這就是Willow的設計改變遊戲規則的地方。當它擴大量子位元時，它會成倍地減少錯誤，這是以前任何系統都無法完成的壯舉。Willow不僅增加了更多的量子位元，還使它們更加可靠，如果量子電腦要解決現實世界的問題，這是一個重要的組成部分。
早在2019年，谷歌就大膽宣稱要實現量子霸權，但遭到了一些質疑。Willow 是邁向商業可行的量子運算的重要一步。
Willow背後的技術非常複雜。該晶片具有105個量子位元，大約是谷歌之前Sycamore晶片數量的兩倍。但真正的重點不僅在於量子位元的數量，還在於它們的品質。Willow的量子位元的保留時間（稱為T1時間）大大提高，與以前的晶片相比增加了約五倍，使它們能夠更長時間地保存資訊。這無疑是確保準確性和穩定性的關鍵因素。
谷歌對可擴展性和容錯性的關注也體現了量子運算的更廣泛願景。Willow是建造更大、容錯能力更強的量子電腦的有前途的原型。從這個意義上說，它是通往更強大的量子生態系統的墊腳石，最終可以解決超越當今傳統電腦能力的問題。
雖然Willow代表了重大飛躍，但該技術仍處於早期階段。量子運算的廣泛實際應用可能還需要幾年時間。儘管如此，谷歌的進步將讓量子運算研究推向了下一個階段。雖然投資者可能無法在短期內獲得收益，但谷歌的公告有助於吸引資本和人才進入該領域，進而讓真正的量子運算得以提早來臨。（939字；圖1）
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