量子計算離現(xiàn)實應(yīng)用更近一步。10月22日，谷歌在《自然》雜志上披露了與Willow芯片相關(guān)的量子計算突破性研究成果。該研究由新晉諾貝爾物理學(xué)獎得主米歇爾·德沃雷特領(lǐng)導(dǎo)的谷歌量子團(tuán)隊完成。谷歌表示，其量子計算機(jī)運行算法的速度達(dá)到了頂級超級計算機(jī)在經(jīng)典物理領(lǐng)域執(zhí)行類似代碼的13000倍。

這是歷史上首次證明量子計算機(jī)可在硬件上成功運行一項可驗證算法，被視為推動量子計算機(jī)走向應(yīng)用的重要里程碑。這一成果讓人類離能夠推動醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域重大發(fā)現(xiàn)的量子計算機(jī)更近了一步。消息發(fā)布后，美國頭部量子計算公司D-Wave和Rigetti Computing股價出現(xiàn)大幅波動，兩家公司在經(jīng)歷10月22日收盤暴跌后，10月23日美股盤前股價漲幅均超過10%。

德沃雷特團(tuán)隊提出了被稱為“量子回聲”的新算法，這種算法通過向量子系統(tǒng)發(fā)送精心設(shè)計的信號，擾動其中一個量子比特，隨后精確逆轉(zhuǎn)信號的演化過程，以“聆聽”返回的“聲音”。這種方法解決了此前量子計算結(jié)果難以確認(rèn)的問題，為實際應(yīng)用鋪平了道路。谷歌還計劃在后續(xù)發(fā)表相關(guān)論文，介紹該算法進(jìn)一步應(yīng)用于原子/粒子間相互作用探測與分子結(jié)構(gòu)解析等任務(wù)。

新算法的運作方式類似于一種高度先進(jìn)的回聲。通過這種方式，量子“回聲”會通過相長干涉得到放大，使得測量具備極高的靈敏度。這使得量子計算機(jī)在未來有望在模擬量子力學(xué)現(xiàn)象方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。例如，科學(xué)家用于研究化學(xué)結(jié)構(gòu)的工具之一是核磁共振（NMR），而量子計算機(jī)可以提供更精確的結(jié)果，幫助理解分子結(jié)構(gòu)，從而為生物技術(shù)、太陽能、核聚變等領(lǐng)域的發(fā)展提供支撐。

在與加州大學(xué)伯克利分校合作的一項原理驗證實驗中，谷歌在Willow芯片上運行“量子回聲”算法，對兩個分子進(jìn)行了研究，結(jié)果與傳統(tǒng)核磁共振技術(shù)一致，并揭示了傳統(tǒng)方法無法獲取的信息。這項實驗被認(rèn)為邁向了一臺能夠測量此前無法觀測的自然現(xiàn)象的“量子觀測儀”。

去年年底，谷歌發(fā)布了量子芯片Willow，實現(xiàn)了兩項關(guān)鍵突破：一是在使用更多量子比特的情況下減少錯誤，破解了量子糾錯挑戰(zhàn)；二是在5分鐘內(nèi)完成了一項傳統(tǒng)超級計算機(jī)需要數(shù)千年才能完成的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)計算任務(wù)。此次谷歌披露的量子可驗證性意味著結(jié)果可以在谷歌的量子計算機(jī)或其他同等水平的量子計算機(jī)上重復(fù)得出，從而確認(rèn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

量子計算自上世紀(jì)80年代提出以來一直是科技圈關(guān)注的焦點。近年來，包括谷歌、微軟、IBM等大廠都在研發(fā)量子計算機(jī)。投資于量子信息技術(shù)的企業(yè)資本十分活躍，加速了量子計算從實驗室到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的步伐。今年至今，美股上市的頭部量子技術(shù)公司股價已經(jīng)出現(xiàn)飆升，其中D-wave股價上漲近250%，Rigetti股價也上漲近140%。

許多大型科技公司在量子技術(shù)上投入大量資源，一些頭部企業(yè)獲得了更大的訂單。例如，Rigetti近期宣布了總計近600萬美元的量子計算系統(tǒng)采購訂單。在全球范圍內(nèi)，由資本驅(qū)動的量子技術(shù)投資正在掀起新一輪浪潮。丹麥制藥巨頭諾和諾德母公司投資設(shè)立了量子專項風(fēng)投基金55 North，該基金已參與了多項重要投資。

中國作為量子技術(shù)的全球領(lǐng)先力量，也有望在這一輪量子技術(shù)變革中迎來機(jī)遇。中國對量子技術(shù)的投資已經(jīng)達(dá)到百億美元規(guī)模量級。國家自然科學(xué)基金委員會發(fā)布了相關(guān)項目指南，旨在推動量子信息科學(xué)方面的前瞻性和基礎(chǔ)性研究。盡管如此，中國科學(xué)院院士潘建偉提醒業(yè)界應(yīng)警惕和防止泡沫的產(chǎn)生，強(qiáng)調(diào)當(dāng)前量子計算機(jī)的硬件水平尚無法在具有實用價值的問題上體現(xiàn)量子優(yōu)勢，距離大規(guī)模商用還很遙遠(yuǎn)。