谷歌最强量子芯片发布

正文

谷歌今日推出了最新量子芯片Willow，拥有约100个量子比特，并实现了两项重大突破：突破量子纠错阈值，创下量子性能相对于经典计算的新基准。在五分钟内完成了一项基准测试任务，该任务若用世界上最快的超级计算机Frontier运行，需耗时一千万亿年。

谷歌量子人工智能团队对此进行了媒体简报，团队约有300名成员，并计划在加州大学圣塔芭芭拉分校建制造工厂。谷歌表示，Willow的成就证明了构建大型纠错实用量子计算机的可行性，并展示了量子纠错在实践中确实可以发挥作用。谷歌还讨论了其量子业务计划，包括制造芯片、构建系统、提供云服务等。

1. 发布时间与团队介绍

• 发布时间：2024年12月9日

• 谷歌量子人工智能团队：约300名成员，知名成员包括Hartmut Neven、Michael Newman、Julian Kelly和Carina Chou。在加州大学圣塔芭芭拉分校设有先进制造工厂。

2. Willow芯片基本情况

• 量子比特数：约100个（实际105个）

• 架构：超导传输量子比特的方形网格，带有可调量子比特和耦合器

• 连接数：平均约三位半，内部四向连接

• 量子比特相干时间（t1值）：从20微秒提高到100微秒

• 错误率：相比上一代芯片Sycamore降低约两倍

3. Willow芯片关键成就

• 突破量子纠错阈值（QEC）：证明构建大型纠错实用量子计算机成为可能，相关结果将发表在《自然》杂志上。

• 创下量子性能相对于经典计算的新基准：使用随机电路采样基准，Willow在五分钟内完成的任务，当今最快的超级计算机需10的16次方年才能完成。

4. 谷歌量子业务计划与路线图

• 业务计划：制造芯片、构建系统、通过云提供量子服务及内部部署计划等。

• 路线图：主要重点在本世纪末实现纠错量子计算机容错，预计大型里程碑六号机器将在本世纪末左右出现。

5. 量子纠错相关阐述

• 必要性：量子信息易受破坏，需量子纠错。

• 逻辑量子比特：实现大规模应用需每个逻辑量子比特约1000个物理量子比特（也有研究表明可能只需几百个）。

6. 量子计算当前应用与未来展望

• 当前应用：量子处理器已用于科学发现，但尚未展示超越传统性能的应用。

• 未来展望：Willow芯片有望帮助实现“有用的、超越经典”的计算目标，对人工智能发展、新药发现、高效电池设计、核聚变等领域有重要影响。