谷歌在量子计算方面取得了一项惊人成就,他们宣布推出一款名为“Willow”的量子计算芯片,由于这一重大进展让谷歌公司市值在一夜之间暴涨8120亿元,随后谷歌公司的CEO苏珊·沃西基在Twitter上对这一结果感到兴奋。
自此有消息称:“美国成功破解了量子计算世界难题,那么我国还存在机会吗?”
“Willow”量子芯片。
Willow量子芯片是由谷歌和多所美国高校联合研发的,其中代表大学则是加州大学伯克利分校、麻省理工学院等十所高校共同组成“Quantum Alliance”合作团体,该项目获得了美国国家科学基金会的资助。
人们之所以会对Willow产生好奇,是因为这款最新的量子计算芯片在技术上取得了非常重大的突破,许多学者认为Willow在这次的技术的突破,让谷歌成功实现了量子计算机领先全球,这是一个里程碑式的成果。
Willow量子芯片的强大之处在于,它可以在五分钟内完成当前最强大的超级计算机需要10亿亿亿年的计算,相当于一个人用一生来计算需要花费300亿年,而这台量子计算机只需要5分钟就可以完成这些计算任务。
Willow芯片的计算能力是当前最强超级计算机的10亿倍,因此许多人认为Willow将打开量子计算技术日益向实际应用转化的新纪元。
Willow芯片的应用非常广泛,其中包括天气预报、工程开发、药物研发和基因分析等领域。
然而这些都不是令人震惊的,真正令人震惊的是,Willow芯片解决了长达30年的量子计算领域难题,即量子纠错问题。
为什么会震惊
被称为量子计算界“圣杯”的量子纠错技术能够显著提高量子比特保存时间,帮助量子计算机在运转时保持高度准确。
谷歌在1998年对量子纠错技术的研究进行了实验。
2006年,谷歌发布了Qubits-Probe报告,首次介绍了如何通过放置一个小物体来阻止量子比特并防止其消失,开启了业界对建造真正的量子计算机的挑战。
2019年,谷歌在宣布GitHub联合创始人以及著名程序员比尔·乔治担任新任首席执行官时表示:我们真的实现了奇点。
在宣布“Sycamore”时他们表示,被误认为是神,实际上是鬼,他们不可能做出奇迹。
2023年5月,谷歌推出第五代量子计算机,这也是工作40年以来最大的科技进步之一。
同时,谷歌还在GitHub上不断更新关于新模型的论文和进展。
在这项研究取得巨大进展后,Research Blog上发布了一份简短的声明,其中提到:谷歌正在努力使我们的新模型更可用,并希望它能帮助新一代工程师和科学家,不再使用固定型超导器件进行研究。
2023年7月11日,谷歌宣布将新模型命名为“Willow”,以表彰对该技术做出突出贡献的加州大学洛杉矶分校电子工程与计算机系及其教授西尔斯·尔德曼博士。
因此,与Sycamore相比,Willow将在五个重要方面进行改进:1.增强规模;2.改善精度;3.增加稳定性;4.改善灵活性;5.改进可重构性。
然而,在此之前,美国已在量子计算领域拨款11亿美元专项资金,并预计将继续投入巨资对该领域进行研究。
因此,非常令人震惊的是随着大量投资涌入,所以想要追赶美国脚步的中国将会变得异常缓慢。
所以,许多人对此感到震惊,因为美国已经为中国量子技术的发展设置了障碍,因此,想要追赶美国脚步就会变得异常困难。
即使中国有能力和这些先进技术抗衡,但这也意味着中国将突破极限,甚至连美国也追不上。
此次美国发布的“Willow”芯片,有望带动科技领域的飞速发展,让人工智能等领域加速迈向智能新时代,有可能打造出梦幻般的物联网技术。
与此同时,中国同样也非常努力地进行研发,并且也取得多项技术突破,不甘落后的中国未来甚至还有可能逆袭。
据全球数据机构Deloitte国家分析中心(Quantitative Center)发布的一份报告显示,中国在全球重要专利数量方面已经超过美国,占总数的51.5%—23.8%。
有学者指出:“与强大的中国相比,美国走向衰落已成定局,在21世纪将面临经济衰退。”
中国还有机会吗
中国在量子领域发展非常迅速,有关于下一代电压控制量子芯片的开发成果,该芯片是基于研究团队攻克世界难题加工材料之后,于全球首次实现了一种非平衡常规超导体结构。
根据报告显示,该新型量子芯片被称为“骁鸿”,可实现40 mK环境下和周期性开关下下开发,并且具有504个量子比特,是迄今为止国内记录,而且相较于目前谷歌提出的Canary芯片记录多出了(Wallowsup)0个量子比特。
同时“骁鸿”一代芯片寿命也显著提高,这是实现世界领先地位的重要保障。
“骁鸿”一代芯片是基于已开发出的超导二维材料对外部环境本身影响的实验结果,该研究主要集中在半导体材料上,并利用非平衡常规超导体结构设计出这样的结构,用于调控2D超导体中的超导体状态。
研究团队指出:“对非平衡常规超导体有两个重要要求:一方面是提供足够的大输入功率保证发生理想的非平衡效应,从而使2D超导体表现出显著性质变化;
另一方面是保证电流能调节2D材料超导体状态。”
在此之前,在电流适当的小值下无法实现理想效果,但是增加功率也会提高超导体温度,这就影响了超导体性能,因此这是主要挑战之一。
研究团队克服这种困难的方法是一种独特的方法,就是使用一种特殊类型高频电流(约4 GHz),这种电流可以使温度变化不大,而且可以大大提升开关速度,高达每秒1 kHz。
此外,35 K超级导体电子冷却管防止电子温度上升,同时所有这些系统经过精密调节,使得能够调控二维超导体状态,并且通过材料反向成像和拉曼光谱分析得到清晰观察同时暗示凝聚态发生相变,从而出现序列现象。
这些232个样品可以通过使2D超导体周期性开关来实现对超导体状态调控。