2024 年 12 月 10 日,谷歌发布最新量子计算芯片 Willow。Willow 的问世标志着谷歌在量子计算领域迈出了关键一步,其带来的影响不仅局限于科技领域,更可能重塑未来的计算格局。
Willow 芯片取得了两项重大成就。其一,它成功解决了量子计算领域近 30 年来一直研究的量子纠错关键问题。在使用更多量子比特进行扩展时,Willow 能够指数级地减少错误。谷歌的研究结果显示,每当将逻辑量子比特的物理比特阵列从 3x3 增加到 5x5 再到 7x7 时,错误率都会减少两倍,实现了错误率的指数级下降。这一历史性成就被称为 “低于阈值”,为实用的大规模量子计算机铺平了道路。
其二,Willow 在计算速度上展现出了惊人的优势。它在不到 5 分钟内就完成了一个基准测试任务,而即使是如今最快的超级计算机,也需要花费 “10 的 25 次方” 年的时间才能完成这项计算。这个数字远超宇宙年龄,凸显了经典计算和量子计算之间指数级增长的差距。谷歌使用了随机电路采样(Random Circuit Sampling,RCS)基准测试作为 Willow 性能的衡量标准,这是目前量子计算领域公认的最难测试,也是判断量子计算机是否能执行传统计算机无法完成任务的基本标准。
谷歌量子人工智能创始人兼负责人哈特穆特・内文表示,Willow 是向大规模、纠错量子计算机迈出的一大步,它的纠错能力和超越经典的计算能力使我们更接近一个可以提供商业应用的系统。从帮助发现新药,到设计更高效的电动汽车电池,再到加速核聚变和新能源替代的进展,许多未来改变游戏规则的应用程序在传统计算机上是不可行的,它们正等着用量子计算来解锁。
谷歌 CEO 桑达尔・皮查伊在社交平台上发文官宣了这项进展后,马斯克在评论区回复 “Wow” 表示赞叹,皮查伊随即表示有朝一日应该用 SpaceX 的星舰在太空里建个量子集群,马斯克则回应 “这很可能会发生”。刚发布 Sora 视频大模型新品的 OpenAI CEO 阿尔特曼也转发了谷歌博客表示 “祝贺”。
尽管 Willow 取得了重大突破,但要开发出具有实际用途的量子计算机,错误率仍需远低于 Willow 所实现的错误率。量子计算专家、萨里大学教授艾伦・伍德沃德指出,虽然 Willow 代表了量子处理器领域的显著进步,但它的测试基准是为量子计算机量身定制的,并不能完全反映其在实际场景中的广泛优势。目前的量子计算机并不会取代传统计算机,而是成为一种在特定任务上表现更优的补充工具。