Google发布突破性量子计算芯片Willow，实现两大历史性突破

Google Quantum AI实验室近日宣布推出最新量子计算芯片Willow，在量子错误纠正和计算性能两个关键领域实现重大突破，为实用化量子计算迈出关键一步。

历史性突破：量子错误指数级降低

Willow最重要的突破在于首次实现了"阈值以下"（below threshold）量子错误纠正，解决了困扰量子计算领域近 30 年的核心挑战。研究团队在Nature杂志发表的论文中展示，通过使用更多量子比特，系统的错误率呈指数级下降。

具体实验中，研究人员分别测试了3×3、5× 5 和7× 7 的量子比特阵列。随着阵列规模扩大，每次都能将错误率降低一半。这一成果标志着首个真正可扩展的逻辑量子比特原型系统的诞生，为构建实用大规模量子计算机提供了有力证据。

量子硬件总监 Julian Kelly 介绍 Willow 及其突破性成就的视频

惊人的计算性能

在随机电路采样（RCS）基准测试中，Willow展现出令人震惊的性能优势。它仅用不到 5 分钟就完成了一项运算，而当今最快的超级计算机需要 10 百万亿亿年（ 10 的 25 次方年）才能完成同样的计算，这个时间远超宇宙年龄。

先进的硬件规格

Willow芯片在Google位于圣巴巴拉的专用量子芯片制造工厂完成制造，拥有 105 个量子比特。芯片在多项关键指标上都达到了业界最优水平，其中量子比特的T1 时间（保持量子态的时间）接近 100 微秒，较上一代产品提升了约 5 倍。

面向实用化的下一步

Google Quantum AI实验室创始人表示，团队的下一个目标是实现首个"有用的、超越经典计算机"的实际应用计算。他们认为Willow这一代芯片有望帮助实现这一目标。潜在的应用领域包括：

• 新药物发

• 电动汽车电池优化设计

• 核聚变研究

• 新能源开发

产学研合作

为推动量子计算发展，Google还推出了开源软件和教育资源，包括在Coursera平台上的新课程，帮助开发者学习量子错误纠正的基础知识，共同探索未来量子计算的应用场景。

这一突破性成果展现了量子计算在解决复杂问题时的巨大潜力，也为人工智能等领域的未来发展提供了新的可能性。Google表示，量子计算将成为收集传统计算机无法获取的训练数据、优化特定学习架构以及模拟量子效应系统的不可或缺工具。