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前言

12月10日，谷歌在美国股市收盘，市值一夜暴增近1120亿美元，折合人民币大概8120亿元。

与正在市值蒸发的英伟达相比，形成了强烈的反差，而这一切都源自谷歌发布的量子计算芯片，它的实力可不小，说是打破了时代的突破也不为过。

那么那它的作用究竟有多大？中国如今的量子芯片又发展到哪一步了呢？

谷歌发布量子芯片

就在今年的12月9日，科技巨头谷歌震撼发布了一款名为“Willow”（柳树）的量子芯片，这款芯片可不简单，它是专门为了量子计算机设计的，运算能力超强。

一经推出，谷歌的市值就像坐上了火箭，一下子暴涨了8120亿，这可是个天文数字，连特斯拉的老板埃隆·马斯克都忍不住在评论区表达了他的惊讶，可见这款芯片的影响力有多大。

谷歌量子人工智能团队的创始人哈特穆特·内文在博客上骄傲地宣布，这款Willow芯片的运算速度快到惊人，他甚至开玩笑说，这芯片好像“借用了”其他宇宙的计算能力。

那么，这款芯片的运算能力到底有多强呢，谷歌公司说，Willow芯片做一项叫“随机电路采样”的计算，只用了五分钟。

你可能觉得这没什么，但要知道，现在世界上最快的超级计算机做这项计算，得花上大约1025年，也就是一万亿亿亿亿亿亿年，这个数字大得连写都写不完，更别提完成了，它比宇宙的年龄还要长很多。

内文在博客里举了个例子，说Willow芯片的表现让人震惊，它五分钟内完成的任务，超级计算机得花到宇宙毁灭都完不成。

他还说，这似乎证明了量子计算能在多个平行宇宙中同时进行，这和物理学家戴维·多伊奇提出的“多重宇宙”理论相吻合。

这个消息一出，科学界和网友们都炸开了锅，大家纷纷讨论起平行宇宙、量子计算这些听起来就像科幻片里的概念。

当然，也有人对谷歌的说法表示怀疑，他们认为谷歌的测试标准是自己定的，不能完全证明平行宇宙的存在。

什么是量子计算？为何如此强大？

1935年，奥地利的一位杰出物理学家薛定谔，构想了一个既有趣又深奥的思想实验：他想象把一只猫关进一个盒子里，盒子里还放有放射性物质。

这种物质有一半的机会会衰变，一旦衰变就会释放毒气杀死猫；而另一半的机会则是不衰变，猫就能安然无恙。

在没有人打开盒子查看之前，我们无法确定猫到底是死是活，它就像是同时存在于死和活两种状态的叠加之中，这就是“薛定谔的猫”的奇妙之处。

这个思想实验揭示了量子世界的奇妙规律，那里的事物常常不像我们日常所见那样确定无疑，而是处于一种悬而未决的状态。

受此启发，科学家们发展出了量子计算，它利用量子世界的叠加态等特性，极大地提高了计算效率，然而量子比特也有一个令人头疼的问题，那就是它对环境特别敏感，容易受到干扰而发生错误。

为了解决这个问题，科学家们一直在努力研究量子纠错技术，而谷歌推出的Willow芯片，就在这一领域取得了重大突破。

Willow芯片成功实现了错误率的指数级降低，更重要的是，谷歌的研究发现，在芯片中，使用的量子比特越多，系统的错误率反而越低，这意味着，随着技术的进步，我们可以构建出更加稳定、可靠的量子计算机。

量子计算的强大不仅仅体现在它的叠加态上，还表现在它对特定问题的并行运算能力上，传统计算机是串行计算的，每次操作只能处理一个数据，而量子计算机则可以通过一次操作同时处理多个数据。

这种并行运算能力使得量子计算机在处理某些特定问题时，比传统计算机要快上成千上万倍。

在经典计算中，一块拥有n个比特的芯片可以同时存储n个数据；而一块拥有n个量子比特的芯片，则能够在同一时刻存储2^n个数据。

这意味着，随着量子比特数量的增加，量子计算机的存储能力将呈指数级增长，同样地，在处理特定问题时，量子计算机也能够通过并行运算，以惊人的速度找到解决方案。

中国量子芯片的发展

近年来，我国在芯片技术领域取得了令人瞩目的进展，特别是在量子芯片的研发上，更是实现了从跟跑到并跑，甚至在某些方面领跑的历史性跨越。

过去我国在芯片技术方面曾长期受到国外的限制，许多先进的芯片都依赖进口。

但如今，随着国家对科技创新的重视和持续投入，我国的芯片产业正逐步走向自主可控，其中量子芯片的发展尤为引人注目，据央视报道，我国自主研发的量子芯片生产线已经实现了量产，并且性能提升了千倍。

这条生产线已经顺利完成了超过1500批次的流片工作，象征着我国在量子信息科学领域取得了重要进展，同时，我国科学家还成功研制出了集成规模最大、集成元件最多的量子芯片，性能达到了惊人的2500个量子比特。

这一成果已经在“本源悟空”第三代超导量子计算机中得以应用，该系统具备72个超导量子比特的强大计算能力，处于全球领先地位。

由于量子芯片的稳定性相对较弱，需要在极低温度下运行，且目前还难以实现大规模集成，这些因素都限制了其广泛应用的前景。

此外量子芯片技术还面临着许多挑战，如量子退相干问题、量子门操作错误率较高以及量子纠错机制的复杂性与高成本等，这些问题都是实现量子芯片广泛应用之前必须解决的难题。

尽管如此，我国在量子芯片领域的突破仍然具有重要意义，它不仅意味着我国在高科技领域取得了重大进展，减轻了对欧美高端制造设备的依赖，还为长期存在的芯片供应瓶颈提供了新的解决途径。

量子芯片和光子芯片被视为硅基芯片的有力替代品，中美两国均将其视为未来的战略高地。

我国在这一领域的技术突破，意味着在未来的全球芯片竞争中，有望实现技术上的“弯道超车”，从而在全球半导体产业中占据更为重要的地位。

结语

我国在芯片技术领域的发展势头强劲，特别是在量子芯片的研发上取得了显著成果。

虽然仍面临许多挑战和不确定性，但随着科研人员的不断努力和全球科研合作的不断深化，相信量子芯片技术将会日益成熟，为我国的科技进步和经济发展注入新的活力。

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信息来源

光明网《全国单台比特数最多的超导量子计算机“天衍504”发布》

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