谷歌推出105量子比特“威洛”芯片，中国“悟空”跻身全球前七

谷歌推出105量子比特“威洛”芯片，中国“悟空”跻身全球前七

12月10日，谷歌宣布研发出一款名为“威洛”的量子芯片，该芯片在计算速度和纠错能力方面取得重大突破。据谷歌称，“威洛”仅需5分钟即可完成当前最快超级计算机需要10的25次方年才能完成的任务，这一成就为研制实用的大规模量子计算机铺平了道路。

“威洛”量子芯片包含105个物理超导量子比特，是谷歌目前最强大的超导量子芯片。其设计和制造过程中注重系统工程，所有组件都经过良好设计和集成。此外，该芯片还集成了一个持续监控系统，能够实时检测并自动干预可能影响计算过程的干扰，维持计算的完整性和精确性。

在量子纠错方面，“威洛”实现了低于表面码阈值的量子纠错，这是量子计算领域的一项重大突破。通过将多个物理量子比特编码成一个逻辑量子比特，可以降低出错率。具体而言，“威洛”中逻辑量子比特的数量每增加一次，错误率就会降低一半。这一成果标志着在增加量子比特数量的同时，能够实现错误率的指数级降低。

在运算速度方面，“威洛”同样表现出色。研究团队使用随机电路采样（RCS）基准测试进行评估，这是量子计算领域公认的最难测试。结果显示，“威洛”不到5分钟完成的计算，当今最快的超级计算机Frontier将需要10的25次方年才能完成，这一时间是宇宙年龄138亿年的700多万亿倍。尽管如此，专家也指出，这一测试结果并不意味着“威洛”在所有领域都超越传统计算机，其优势主要体现在特定的数学问题上。

就在谷歌发布“威洛”量子芯片的同时，中国在量子计算领域也取得了重要进展。据报道，中国第三代独立超导量子计算机“原点 悟空”自2024年1月6日上线以来，已完成超过303,700个量子计算任务。该计算机配备了72位独立超导量子芯片，目前是中国最先进的可编程超导量子计算机。在全球量子计算技术发明专利排行榜上，“原点 悟空”排名第七，显示出中国在量子计算领域的强劲实力。

从技术路径来看，谷歌“威洛”和中国“悟空”都采用了超导量子比特技术，这是当前量子计算领域的主要技术路线之一。然而，两者在具体参数和性能指标上存在差异。例如，“威洛”拥有更多的物理量子比特（105个），在纠错能力和特定问题的运算速度上表现出色；而“悟空”则在可编程性和实际应用方面具有优势，已完成大量量子计算任务。

从全球视角来看，量子计算已成为科技竞争的重要领域。谷歌、IBM、亚马逊等科技巨头都在积极布局量子计算，而中国也在该领域持续发力，取得了显著成就。随着技术的不断进步，量子计算有望在新药发现、电动汽车电池设计、核聚变和新能源替代等领域发挥重要作用，为人类社会带来深远影响。

尽管量子计算领域取得了令人瞩目的进展，但要实现具有实用性的通用量子计算机仍面临诸多挑战。例如，量子比特的稳定性、纠错能力、以及如何将量子计算与现有信息技术基础设施有效集成等问题，都需要进一步研究和解决。正如英国萨里大学计算机专家艾伦·伍德沃德所言，量子计算的突破不应被过分夸大，其实际应用仍需谨慎评估。

总体而言，谷歌“威洛”量子芯片和中国“悟空”量子计算机的问世，预示着量子科技即将迎来新的突破和发展。随着各国在该领域的持续投入和创新，量子计算有望为人类社会带来更多惊喜和变革。