科技巨頭谷歌發(fā)布新的量子芯片，推動(dòng)量子計(jì)算技術(shù)前進(jìn)。
當(dāng)?shù)貢r(shí)間12月9日，美國科技巨頭谷歌發(fā)布最新的量子芯片Willow（柳樹）以及基于該芯片的量子計(jì)算機(jī)。雖然該發(fā)布一開始僅在學(xué)界引發(fā)了一些討論，隨著特斯拉CEO埃隆馬斯克（Elon Musk）和谷歌CEO桑德皮查伊（Sundar Pichai）在社交平臺(tái)上圍繞該芯片展開對話，使其受到了更多人的關(guān)注。
Willow芯片解決30年前提出的“量子糾錯(cuò)閾值”挑戰(zhàn)
目前，量子計(jì)算仍是一個(gè)較為小眾的概念，但其已有數(shù)十年的發(fā)展歷史。
20世紀(jì)80年代，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德費(fèi)曼等人提出構(gòu)想，基于作為量子特性的量子疊加和量子糾纏構(gòu)建“量子計(jì)算”�？茖W(xué)家們認(rèn)為，相較于電子計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)理論上的運(yùn)算能力將有幾何級(jí)數(shù)的增長，有望成為下一代信息革命的關(guān)鍵動(dòng)力。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)使用二進(jìn)制數(shù)字，即比特，是1或0，量子計(jì)算中的基本單位是量子比特，以量子態(tài)表示和存儲(chǔ)信息，量子態(tài)是0和1的混合。
量子芯片Willow內(nèi)含105個(gè)物理量子比特，其前身為谷歌旗下的Sycamore量子處理器，需要在接近絕對零度的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中發(fā)揮最佳性能。據(jù)谷歌研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布的文章介紹，Willow芯片達(dá)成了兩個(gè)重要成就。
首先，隨著芯片里量子比特?cái)?shù)量的增多，通過改進(jìn)芯片中的量子比特，Willow可以成倍地減少計(jì)算錯(cuò)誤。這解決了量子糾錯(cuò)領(lǐng)域的一個(gè)被稱為“量子糾錯(cuò)閾值”的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，即從理論上來看，在一個(gè)系統(tǒng)中使用的量子比特越多，錯(cuò)誤就會(huì)越多。該挑戰(zhàn)在1995年被提出，學(xué)界已對其研究了近30年。沒有高效的糾錯(cuò)機(jī)制，量子計(jì)算就無法投入實(shí)際應(yīng)用。
谷歌實(shí)驗(yàn)室的研究科學(xué)家Michael Newman表示，為了實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)，需要將許多物理量子比特聚集到一起，讓它們協(xié)同工作并形成一個(gè)邏輯量子比特：“每次我們增加邏輯量子比特，或者進(jìn)行差異化分組，從3×3、5×5再到7×7的物理量子位陣列，錯(cuò)誤率都沒有出現(xiàn)上升，實(shí)際上一直在下降。我們每一次增加集合的尺寸，都會(huì)使錯(cuò)誤率下降兩倍。”
其次，Willow在不到5分鐘的時(shí)間內(nèi)完成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)計(jì)算，而如果要當(dāng)今世界上一個(gè)最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)完成同樣的計(jì)算，也需要10^25（10的25次方）年（10000000000000000000000000年）的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間長度已經(jīng)超過了已知宇宙的年齡。
不過，值得注意的是，谷歌量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行的數(shù)學(xué)計(jì)算是一項(xiàng)專門用于衡量量子計(jì)算進(jìn)展的測試，而不是一項(xiàng)可能在其他領(lǐng)域有用的任務(wù)。
對此，谷歌CEO皮查伊在X（原推特）上發(fā)布了Willow芯片的介紹，引來了馬斯克的點(diǎn)贊。在皮查伊回復(fù)“我們應(yīng)該用星艦在太空中建立一個(gè)量子集群”后，馬斯克表示“確實(shí)如此”。
馬斯克表示W(wǎng)illow的技術(shù)令人驚嘆。來源：X平臺(tái)
除了馬斯克以外，人工智能新銳巨頭OpenAI的CEO山姆奧特曼（Sam Altman）也轉(zhuǎn)發(fā)了皮查伊的推文，并回應(yīng)稱“熱烈祝賀”。
12月10日，谷歌（Nasdaq：GOOGL）股價(jià)大漲5.59%收于每股185.17美元，總市值2.27萬億美元。
A股市場也有所表現(xiàn)，12月11日，量子技術(shù)概念股盤初活躍，星光股份（002076）、格爾軟件（603232）、復(fù)旦復(fù)華（600624）漲停，國盾量子（688027）、神州信息（000555）等集體高開。
量子計(jì)算解決現(xiàn)實(shí)世界問題仍需時(shí)間
理論上來看，量子計(jì)算機(jī)將能夠處理更大量的數(shù)據(jù)，從而在醫(yī)學(xué)、科學(xué)和金融等領(lǐng)域取得突破，也將對加密貨幣市場造成挑戰(zhàn)。對于Willow的發(fā)布及其價(jià)值，一些學(xué)者認(rèn)為這是量子計(jì)算領(lǐng)域一個(gè)重要的突破口，但也有專家指出，距離該技術(shù)真正走入現(xiàn)實(shí)還需要一定時(shí)間。
英國薩塞克斯大學(xué)量子技術(shù)教授Winfried Hensinger表示，在展示量子計(jì)算機(jī)處理運(yùn)算中錯(cuò)誤方面，谷歌的Willow芯片確實(shí)是一塊“新的里程碑”。不過，Hensinger亨辛格也表示，Willow的規(guī)�！叭匀惶�，無法進(jìn)行有用的計(jì)算”，量子計(jì)算機(jī)需要“數(shù)百萬量子比特”來解決真正重要的行業(yè)問題。
哈佛大學(xué)物理學(xué)教授、量子計(jì)算初創(chuàng)公司QuEra聯(lián)合創(chuàng)始人Mikhail Lukin表示，Willow芯片的出現(xiàn)只是量子計(jì)算近年來迅速發(fā)展的一個(gè)縮影：“當(dāng)量子計(jì)算最初被設(shè)想出來時(shí)，許多人包括該領(lǐng)域的許多領(lǐng)導(dǎo)者都認(rèn)為它永遠(yuǎn)不會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。但過去一年發(fā)生的事情表明，這項(xiàng)技術(shù)不再只屬于科幻小說。人們不再懷疑這項(xiàng)計(jì)劃能否實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在的問題是：什么時(shí)候能實(shí)現(xiàn)？”
加州理工學(xué)院理論物理學(xué)家John Preskill表示：“我們希望，這些機(jī)器將能夠運(yùn)行人們真正關(guān)心的程序。盡管可能還需要幾十年的時(shí)間，我們最終會(huì)看到量子計(jì)算對日常生活的影響�！�
而風(fēng)險(xiǎn)投資公司Runa Capital的合伙人Francesco Ricciuti認(rèn)為，谷歌所宣稱的成功僅限于“沒有真正的實(shí)際用處的任務(wù)和基準(zhǔn)”：“我們需要一個(gè)量子ChatGPT時(shí)刻。但現(xiàn)在可能還不是時(shí)候�！�
