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谷歌Willow芯片立功,量子計算重大突破,運行速度比超算快萬倍
送交者: 弓長貝占郎 2025年10月22日18:38:42 於 [新 大 陸] 發送悄悄話

2025-10-23 08:13·菜青花

美國當地時間2025年10月22日,谷歌量子AI團隊在《自然》雜誌拋出重磅成果。其Willow(柳樹)量子芯片運行的“量子回聲”算法,首次實現可驗證的量子優勢,特定任務處理速度比全球最快的經典超級計算機快1.3萬倍。

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這項突破體現在一組震撼數據中。最強超級計算機Frontier模擬65個量子比特的OTOC信號,需要耗時3.2年,而谷歌量子處理器僅用2.1小時就完成了測量。處理分子中原子核自旋相互作用這類實際問題,傳統超算需150年,“量子回聲”算法2小時就能搞定。Willow芯片搭載105個超導量子比特,單量子比特保真度達99.97%,糾纏門保真度99.88%,為低錯誤率計算提供了硬件支撐。更關鍵的是,結果可通過其他量子設備或實驗重複驗證,解決了以往量子計算結果難以核實的痛點。


這絕非實驗室里的“炫技”,而是量子計算走向實用的標誌性一步。過去我們總說量子計算“前景廣闊”,卻總隔着“難以驗證”“離實際太遠”的屏障。谷歌這次用“量子回聲”算法打破了僵局,它像一套精密的量子“聲納系統”,通過發送信號、擾動量子比特、逆轉演化、檢測回聲的四步流程,藉助相長干涉放大信號,能捕捉到傳統儀器看不見的分子細節。

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這種能力正在破解現實世界的硬難題。藥物研發中,精準模擬分子結構是關鍵一步,傳統方法往往耗時數年且準確率有限。“量子回聲”算法與核磁共振技術結合,能測量更長分子距離,幫科學家確定潛在藥物與靶點的結合方式。這不是空談,國內已有量子技術將HIV抗病毒藥物篩選準確率從73%提升至97%,足見這類技術的應用潛力。在材料科學領域,它能解析電池組件等材料的原子級行為,給新能源技術研發插上翅膀。


看待這項突破需要理性視角。紐約大學量子物理學家德里斯·塞爾斯指出,其優勢聲明應經受更嚴苛驗證,算法優勢是否普適仍是爭議焦點。確實,當前105個量子比特的規模,距離破解2048位RSA加密所需的百萬級量子比特還有差距,邏輯量子比特壽命等糾錯難題也待突破。谷歌自己也規劃了清晰路線,從2019年“量子優越性”到2025年“可驗證應用”,下一步直指長壽命邏輯量子比特。

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全球量子競賽早已白熱化。中科大“祖沖之三號”超導量子計算機已上線,正推進糾錯實驗;IBM布局“鷹”系列芯片,微軟深耕拓撲量子芯片。這種競爭不是零和博弈,而是推動整個領域加速的動力。每一方的突破都在降低量子計算的應用門檻,就像當年計算機從巨型機走向個人電腦,今天的技術積累終將鋪就未來的普及之路。


“真正的科技突破,從來不是瞬間的爆發,而是從實驗室到生活的漫長跨越。”谷歌的這次進展,本質上是給量子計算的實用化按下了加速鍵。它告訴我們,那些曾只存在於理論中的技術,正一步步走進醫藥研發、材料創新的第一線,未來某一天,或許我們吃的每一種新藥、用的每一塊新能源電池,都藏着量子計算的身影。



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