谷歌在量子計(jì)算領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步，其最新一代Willow量子芯片成功實(shí)現(xiàn)硬件層面的可驗(yàn)證量子算法運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該量子系統(tǒng)處理特定任務(wù)的速度較傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)提升約13000倍，相關(guān)研究成果登上《自然》雜志封面。

這項(xiàng)突破的核心在于"量子回聲"算法的驗(yàn)證。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)Willow芯片測(cè)量了量子系統(tǒng)的非時(shí)序關(guān)聯(lián)函數(shù)（OTOC），該指標(biāo)既能通過(guò)其他量子系統(tǒng)進(jìn)行交叉驗(yàn)證，又超越了經(jīng)典計(jì)算機(jī)的模擬能力。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高階OTOC指標(biāo)對(duì)量子動(dòng)力學(xué)細(xì)節(jié)具有長(zhǎng)期敏感性，且能捕捉到量子干涉效應(yīng)。

在性能表現(xiàn)上，搭載105個(gè)量子比特的Willow芯片創(chuàng)造了行業(yè)新紀(jì)錄。其單量子比特門(mén)保真度達(dá)99.97%，雙量子比特糾纏門(mén)保真度99.88%，讀取保真度99.5%，所有操作均以數(shù)十至數(shù)百納秒的速度完成。這種高精度使得芯片能夠在數(shù)十秒內(nèi)完成數(shù)百萬(wàn)次量子測(cè)量，累計(jì)完成萬(wàn)億次測(cè)量，構(gòu)成量子計(jì)算史上最復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)之一。

與經(jīng)典計(jì)算對(duì)比時(shí)，量子處理器的信噪比優(yōu)勢(shì)顯著。研究團(tuán)隊(duì)在Willow芯片上耗時(shí)約2小時(shí)完成的實(shí)驗(yàn)，若使用傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)預(yù)計(jì)需要13000倍的時(shí)間。這種效率差距為藥物研發(fā)和材料科學(xué)提供了新的技術(shù)路徑，例如通過(guò)核磁共振原理解析分子內(nèi)原子相互作用。

該成果的學(xué)術(shù)背景深厚，其技術(shù)基礎(chǔ)可追溯至1985年宏觀(guān)量子效應(yīng)的突破性發(fā)現(xiàn)。2025年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、谷歌量子AI部門(mén)首席科學(xué)家米歇爾·H·德沃雷特參與了此次研究。超導(dǎo)量子電路作為構(gòu)建容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)的主流方案，其發(fā)展歷程與約翰·克拉克、約翰·M·馬蒂尼斯等學(xué)者的貢獻(xiàn)密不可分。

谷歌的量子戰(zhàn)略呈現(xiàn)清晰路線(xiàn)圖：2019年實(shí)現(xiàn)"超經(jīng)典量子計(jì)算"，2023年完成量子糾錯(cuò)原型驗(yàn)證，2024年通過(guò)Willow芯片演示低于閾值的量子糾錯(cuò)。下一個(gè)里程碑目標(biāo)是開(kāi)發(fā)長(zhǎng)壽命邏輯量子比特，這需要系統(tǒng)性能和規(guī)模實(shí)現(xiàn)數(shù)量級(jí)提升，同時(shí)完善數(shù)百萬(wàn)個(gè)關(guān)鍵組件。