谷歌量子計算大突破利弊如何新技術前景廣闊

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2024-12-12 03:32:15 澎湃新聞

谷歌最近公布了一項關于量子計算的重要進展，使用一款名為Willow的新芯片，在五分鐘內解決了一個傳統計算機需要比宇宙歷史更長時間才能解決的計算問題。這款新芯片擁有105個量子比特，這是量子計算機的基礎單元。

量子計算機是一種遵循量子力學規(guī)律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的裝置。其主要特點包括運行速度快、信息處理能力強、應用范圍廣。量子計算機的計算基礎是量子比特，這些量子比特速度雖快但容易出錯，可能會受到微小物體如外太空事件中的亞原子粒子的影響。

盡管目前谷歌在加州圣巴巴拉的量子實驗室解決的問題尚無商業(yè)應用，但谷歌希望未來量子計算機能在醫(yī)學、電池化學和人工智能等領域解決當今計算機無法解決的問題。根據谷歌的說法，即使是最快的超級計算機，也需要花費“10的25次方”年的時間才能完成這項計算，遠遠超過了宇宙的年齡。

隨著芯片上量子比特數量的增加，錯誤累積可能使芯片性能不如傳統計算機。自20世紀90年代以來，科學家一直在研究量子糾錯技術。谷歌在12月9日發(fā)表于《自然》雜志的一篇論文中表示，他們找到了一種方法，將Willow芯片的量子比特串聯起來，使得隨著量子比特數量的增加，錯誤率下降，并且可以實時糾正錯誤，這是讓量子機器實用化的關鍵一步。

回顧量子計算機的歷史，2019年美國谷歌公司研制出53個量子比特的計算機“懸鈴木”，在全球首次實現量子優(yōu)越性。同年，IBM對谷歌的說法提出質疑，認為使用不同技術假設的傳統系統可以在兩天半內解決問題。此后，中國潘建偉團隊也在量子計算領域取得了顯著進展，構建了多個量子計算原型機，其中包括含113個光子的“九章二號”和66比特的“祖沖之二號”。2023年10月11日，量子計算原型機“九章三號”成功構建，能夠在1微秒內算出當前全球最快超級計算機約需200億年才能完成的最復雜樣本。

量子計算不僅能夠突破傳統計算機的瓶頸，還能在各個領域帶來巨大突破與革命。例如，在機器學習任務中，量子計算機可以加速神經網絡的訓練和優(yōu)化過程。此外，在量子物理研究中，量子計算機能夠模擬復雜的量子系統，幫助科學家更好地理解高溫超導現象，為開發(fā)更高溫度的超導材料提供理論支持。從基礎科學研究到商業(yè)應用，量子計算展現了不可忽視的潛力。

(責任編輯：盧其龍 CN070)

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