谷歌发布新型量子芯片Willow，推动量子计算技术迈向新里程碑

当地时间12月9日，美国科技巨头谷歌发布了最新量子芯片Willow以及基于该芯片的量子计算机。尽管该发布一开始只引发了学术界的一些讨论，但随着特斯拉首席执行官埃隆·马斯克和谷歌首席执行官桑达尔·皮查伊在社交平台上围绕该芯片展开对话，吸引了更多人的关注。

Willow芯片解决了30年前提出的“量子纠错阈值”挑战

目前，量子计算仍然是一个比较小众的概念，但它已经有几十年的发展历史了。

20世纪80年代，诺贝尔奖获得者理查德·费曼等人提出了基于量子叠加和量子纠缠这些量子特性构建“量子计算”的想法。科学家认为，与电子计算机相比，量子计算机的理论计算能力将呈几何级数增长，有望成为下一代信息革命的关键驱动力。传统计算机使用二进制数，即位，即 1 或 0。量子计算的基本单位是量子位，它以量子状态表示和存储信息。量子态是0和1的混合态。

量子芯片 Willow 包含 105 个物理量子位。它的前身是谷歌的 Sycamore 量子处理器，需要在接近绝对零的实验室环境中发挥最佳性能。根据谷歌研究团队发表的文章，Willow芯片取得了两项重要成果。

首先，随着芯片中量子位数量的增加，Willow 可以通过改进芯片中的量子位以指数方式减少计算错误。这解决了量子纠错领域的一个关键挑战，即量子纠错阈值，该阈值的理论是系统中使用的量子位越多，错误就会越多。这一挑战于1995年提出，学术界已经研究了近30年。如果没有有效的纠错机制，量子计算就无法投入实际应用。

谷歌实验室的研究科学家迈克尔·纽曼表示，为了实现量子纠错，需要将许多物理量子位聚集在一起，让它们一起工作，形成逻辑量子位：“每次我们添加逻辑量子位，或者区分分组，从 3 × 3、5 × 5 到 7 × 7 物理量子位阵列，错误率并没有增加，事实上，每次我们增加集合的大小，错误率都会下降。因数二”。

其次，Willow 在不到 5 分钟的时间内完成了标准基准计算。如果世界上最快的超级计算机要完成同样的计算，也需要10^25（10的25次方）年（10000000000000000000000000年），这个时间长度超过了已知宇宙的年龄。

但值得注意的是，谷歌量子计算机执行的数学计算是专门为衡量量子计算进展而设计的测试，而不是可能在其他领域有用的任务。

对此，谷歌CEO皮查伊在X（原Twitter）上发布了Willow芯片的介绍，引起了马斯克的点赞。在皮查伊回答“我们应该使用星际飞船在太空中建立量子集群”后，马斯克表示“确实如此”。

马斯克表示 Willow 的技术非常惊人。来源：X平台

除了马斯克之外，新兴人工智能巨头OpenAI首席执行官萨姆·奥尔特曼也转发了皮查伊的推文，并回应“热烈祝贺”。

12月10日，谷歌（纳斯达克股票代码：GOOGL）股价大涨5.59%，报收于每股185.17美元，总市值达2.27万亿美元。

A股市场也表现不俗。 12月11日，量子科技概念股盘初表现活跃。星光股份（002076）、格尔软件（603232）、复旦复华（600624）跌停，国盾量子（688027）、中国信息（000555）等集体高开。

量子计算解决现实问题仍需要时间

理论上，量子计算机将能够处理更大量的数据，从而在医学、科学和金融等领域带来突破，同时也将对加密货币市场构成挑战。对于Willow的发布和价值，有学者认为这是量子计算领域的重要突破，但也有专家指出，该技术还需要一段时间才能真正成为现实。

英国苏塞克斯大学量子技术教授Winfried Hensinger表示，谷歌的Willow芯片确实是证明量子计算机处理操作错误的“新里程碑”。不过，Hensinger 也表示，Willow 的规模“仍然太小，无法执行有用的计算”，而量子计算机需要“数百万个量子比特”才能解决真正重要的行业问题。

哈佛大学物理学教授、量子计算初创公司 QuEra 联合创始人 Mikhail Lukin 表示，Willow 芯片的出现只是近年来量子计算快速发展的一个缩影：“在最初构想量子计算时，许多人们——包括该领域的人士——许多行业领导者认为这永远不会成为现实，但过去一年发生的事件表明，这项技术不再只是科幻小说。现在的问题是：它什么时候才能实现？ ”

“我们希望这些机器能够运行人们真正关心的程序，”加州理工学院的理论物理学家约翰·普雷斯基尔说。 “虽然可能还需要几十年的时间，但我们最终会看到量子计算对日常生活的影响。”

风险投资公司 Runa Capital 合伙人 Francesco Ricciuti 认为，谷歌声称的成功仅限于“没有实际用途的任务和基准”：“我们需要一个量子 ChatGPT 时刻。但现在可能还不是时候。”