谷歌量子计算新研究登上《自然》封面！诺贝尔?

志东志编译 |王欣怡 编辑|程潜智动网10月23日报道称，今天，谷歌宣布算法取得重大突破。借助最新一代量子芯片Willow，研究团队首次成功让量子计算机在硬件上运行经过验证的算法。与超级计算机相比，量子计算机的速度大约快 13,000 倍。相关研究已出现在领先的学术自然期刊的封面上。 ▲ Nature Cover 去年 12 月，谷歌宣布推出由超导量子电路构建的 Willow 量子芯片。超导量子电路——以1985年宏观量子效应的突破性发现为起点，约翰·克拉克（John Clark）、米歇尔·H·德沃雷特（Michel H. Devoret）和约翰·M·马丁尼斯（John M. Martinis）因其在该领域的贡献而获得2025年诺贝尔物理学奖。在谷歌量子AI团队这篇论文的作者专栏中，新任诺贝尔奖获得者、首席科学官Devoret的名字谷歌量子部门的科学家出现了。 ▲ Michelle H. Devoret（来源：诺贝尔奖官方网站）本文提出了一种新的“量子回声”算法。核心是衡量观测量的期望值。这个可观察量称为 OTOC（乱序相关器）。这一观察结果既被另一个计算机量或自然量系统验证，又超出了已知经典算法的模拟能力。谷歌AI量子团队在Willow量子芯片上进行了“量子回波”实验，测量电路之间各种可观测值的波动。研究人员发现，高阶 OTOC 在很长一段时间内对动态量的微观细节保持敏感。研究团队还发现高阶OTOC可以捕获量子干涉的影响。与经典算法相比，量子处理器在信噪比（SNR）方面表现出明显的优势。他们在柳树上进行的实验大约进行了2个小时，而传统超级计算机上的实验预计需要13000倍的时间。谷歌及其母公司Alphabet首席执行官桑达尔·皮查伊(Sundar Pichai)表示：“这种新算法可以利用核磁共振来解释分子中原子之间的相互作用，为未来药物开发和材料科学中的潜在应用铺平道路。” 1、芯片量的顶尖性能，强化了谷歌实施量子计算史上最复杂的实验。过去四十年来，在成熟的集成电路制造技术以及学术界和工业界积极研究的推动下，超导量子比特表现出了性能和可扩展性的出色平衡，使超导量子电路成为构建计算机耐受的量子计算机的首选平台。在此基础上，谷歌正试图让量子计算在复杂的应用中创造实用价值。 “量子回波”算法算法依赖于将量子数据流返回到量子计算机，这对柳树芯片的系统级系统提出了严格的要求——操作大量的量子门并进行大量的量子测量，这两者都是从背景噪声中获取mga有用信号的关键要素。经过不断优化，本代河芯片实现了业界领先的大计算性能。在其 105 个量子位阵列中，单量子位门的保真度为 99.97%，纠缠门的保真度为 99.88%，读取保真度为 99.5%，所有操作的速度都从数十纳秒降至数百纳秒。这些高精度门使谷歌能够执行高度复杂的量子回波算法，其中涉及大规模量子干涉和捕获。它将研究成果推向了传统计算机计算能力之外。另外，柳片除了精度的优势外，还可以完成在短短十秒内即可测量数百万次回波体积。这一速度使该项目能够完成一万亿次测量，这占迄今为止所有量子计算机上执行的总测量的很大一部分，使其成为量子计算历史上最复杂的实验之一。 2.谷歌的量子战略是打造一台能够进行量子计算的计算机。自谷歌量子AI团队成立以来，该团队始终遵循战略路线图，以构建大规模故障计算机的发展为长远愿景。目前，谷歌已经实现了两个里程碑：2019年完成“超经典量子计算”，2023年实现“量子纠错原型”。随着2024年Willow量子芯片的发布，谷歌的战略路线将更进一步：成功演示亚阈值纠错量，迈向第三个里程碑。这个经过验证的演示f 量化优势标志着谷歌量化团队的又一重大进展。 ▲ Google Quantum AI 团队的帖子（来源：Google Research） Google 的下一个目标是：长寿命逻辑量子位。为了实现这一目标，系统性能和规模将增加几个数量级，需要开发和完善数百万个关键组件。结论：定量计算正在走向实际应用。量子计算实验“量子回声”的顺利完成得益于谷歌的硬件进步——柳树量子芯片的陨落。目前，谷歌量子AI团队正在朝着利用超导量子比特实现大规模复杂量子计算的方向发展。谷歌AI量子团队表示：“这条道路将带来量子计算的一些首批实际应用。”来源：Google、Nature 返回搜狐查看更多