谷歌 Willow 开创了量子霸权的新里程碑

2025 年 1 月 1 日消息，谷歌推出 105 量子比特超导芯片 Willow。它在量子霸权实验有突破，5 分钟内完成传统计算机需 3 亿年的任务。其展示量子硬件容错方法，能降低逻辑错误率，但当前逻辑错误量级距目标有差距。

原标题：谷歌 Willow 开创了量子霸权的新里程碑
文章来源：AI前线
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谷歌Willow量子芯片：里程碑式突破与未来挑战

谷歌近日发布了代号为Willow的全新105量子比特超导芯片，在量子霸权和容错量子计算方面取得了显著进展。该芯片完成一项传统计算机需要3亿年才能完成的计算，并展示了将物理量子比特组合成逻辑量子比特以降低错误率的方法。

1. 量子霸权与容错计算

   Willow芯片在随机电路采样（RCS）实验中，不到5分钟完成了一项计算，而最快的超级计算机需要10²⁵年才能完成。这体现了其在量子霸权方面的突破。更重要的是，Willow展示了量子纠错能力，通过组合物理量子比特降低逻辑量子比特的错误率。 虽然目前只实现了单个逻辑量子比特，且错误率(10^-3)仍高于目标值(10^-6)，但这标志着量子计算容错领域30年努力的顶峰，跨越了重要门槛。

2. 容错量子比特的挑战与意义

   实现真正容错的量子计算需要极低的错误率，并需要大量的物理量子比特来构建一个逻辑量子比特。目前估计解决Shor算法至少需要1730个逻辑量子比特，每个逻辑量子比特可能需要数百个物理量子比特。虽然距离实用化还有很长的路要走，但这项成果缓解了人们对经典密码学即将被的担忧。

3. 结果的验证与未来展望

   由于验证谷歌宣称的错误率降低需要极长的时间，因此其结论存在一定争议。 一些专家认为，需要设计更有效且可验证的量子实验。谷歌的目标是创建集成数千个物理量子比特、错误率为10^-6的芯片，并实现包含两个逻辑量子比特的逻辑门，最终实现具有实际用途的量子计算能力。

4. RCS实验的局限性

   虽然Willow在RCS实验中展现了惊人的速度优势，但RCS本身只是一种检验量子计算机是否执行传统计算机无法完成任务的基本方法。其结果是一个没有特定值的随机分布，可能存在更有效的传统算法来模拟，因此结果的意义需要更深入的讨论与验证。

总而言之，谷歌Willow芯片的成果代表着量子计算领域的重要进展，但距离真正实现容错的、大规模的量子计算还有很长的路要走。未来的研究需要关注降低错误率、提高逻辑量子比特数量以及开发更有效的验证方法。

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