谷歌剛剛宣布了其最新的量子計算芯片Willow，在全球科技界引起了巨大的轟動。
官方宣稱，這塊小小的芯片，能在五分鐘內(nèi)完成超級計算機需要億萬年才能搞定的計算任務(wù)。消息一出，連馬斯克都驚嘆一聲“哇塞” ！
聽起來是不是有點科幻？但這就是量子計算的魅力所在。
谷歌稱霸量子界？
與之前谷歌聲稱其量子計算機Sycamore實現(xiàn)“量子霸權(quán)”不同，谷歌沒有宣稱Willow實現(xiàn)了“量子霸權(quán)”，而是強調(diào)了其在“超越經(jīng)典計算”方面的成就。
2019年，谷歌公開亮相其上一代量子計算機Sycamore，并宣傳它僅用200秒就完成了一項計算，而這項計算理論上需要當時世界上最快的超級計算機10000年才能完成。
Willow芯片擁有105個量子比特，這使得它在量子糾錯和隨機電路采樣（RCS）方面達到了同類最佳性能。
在RCS基準測試中，Willow芯片在不到5分鐘的時間內(nèi)完成了一項標準計算，而這項計算對于目前最快的超級計算機來說，需要超過10^25年不僅遠超宇宙的年齡，也遠遠超出了我們對傳統(tǒng)計算能力的理解。
一場RCS和量子體積的較量
谷歌試圖強調(diào)RCS的性能應(yīng)該是評所有量子計算機的指標。根據(jù)谷歌量子人工智能的創(chuàng)始人Hartmut Neven的說法，“這是一個起點。如果你們在隨機電路采樣上不能取勝，那么在任何其他算法上也不能取勝�！�
他補充說，RCS“現(xiàn)在在量子計算領(lǐng)域被廣泛用作標準”。
然而，包括IBM和霍尼韋爾在內(nèi)的其他公司，采用量子體積作為評判標準。量子體積表示可以在系統(tǒng)上執(zhí)行的最大等寬度深度的隨機電路，操作保真度越高，量子體積就越大。
它們聲稱，量子體積能夠通過考慮量子比特之間的相互作用，更全面地理解機器的能力。遺憾的是，在谷歌分享的Willow芯片的規(guī)格表中，并沒有提到量子體積，這導(dǎo)致技術(shù)之間的比較變得困難。
低于閾值的錯誤率
最令人印象深刻的是，根據(jù)谷歌的最新聲明，Willow是首個在增加量子比特數(shù)量的同時能夠降低錯誤率的量子系統(tǒng)。
迄今為止，困擾所有構(gòu)建實用量子計算機嘗試的問題是，它們所基于的量子比特難以控制。它們僅能保持量子狀態(tài)幾秒鐘的一小部分，而且加入系統(tǒng)的量子比特越多，產(chǎn)生錯誤的可能性就越大。
然而，谷歌表示，隨著向系統(tǒng)中添加更多量子比特，他們已經(jīng)找到了減少錯誤的方法。據(jù)谷歌稱，Willow是第一個實現(xiàn)這一點的系統(tǒng)。
“作為第一個低于閾值的系統(tǒng)，這是迄今為止構(gòu)建的最令人信服的可擴展邏輯量子比特原型。這是一個強有力的跡象，表明確實可以構(gòu)建出實用的、大型的量子計算機，”Neven說，“Willow讓我們更接近于運行那些在傳統(tǒng)計算機上無法復(fù)制的實用、商業(yè)相關(guān)的算法�！�
Willow能干啥？
盡管Willow芯片在理論上展示了驚人的計算能力，但谷歌也承認，要實現(xiàn)這些能力在實際應(yīng)用中的轉(zhuǎn)化，還有更多的工作要做。
Neven表示，Willow芯片的糾錯能力和超越經(jīng)典的計算能力使我們更接近一個可以提供商業(yè)應(yīng)用的系統(tǒng)。這些應(yīng)用包括幫助發(fā)現(xiàn)新藥、設(shè)計更高效的電動汽車電池，以及加速核聚變和新能源替代的進展。
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