谷歌最強量子芯片對科技行業(yè)意味著(zhù)什么？

谷歌于12月10日發(fā)布的最新量子計算芯片Willow，在業(yè)界引發(fā)了不小的轟動(dòng)。

這款新芯片之所以備受關(guān)注，主要是因為其首次驗證了困擾量子計算近30年的“量子糾錯”理論的可行性——量子比特數量（量子計算的基本單位）增加的同時(shí)，錯誤率還可以大幅下降。

上述消息曝出后，谷歌股價(jià)逆勢大漲5.6%，達7月以來(lái)新高，逼近其歷史最高點(diǎn)190.71美元，最新市值達到2.27萬(wàn)億美元。

不僅如此，Willow還獲得了多位科技公司領(lǐng)軍人物的點(diǎn)贊。特斯拉CEO馬斯克在社交媒體上以“Wow”對谷歌CEO桑達爾·皮查伊的相關(guān)推文表示贊嘆，OpenAI的CEO山姆·奧特曼也轉發(fā)了皮查伊的帖文，并表示“熱烈祝賀”。

自從20世紀80年代量子計算誕生以來(lái)，如何解決量子計算的錯誤率問(wèn)題就成為限制行業(yè)發(fā)展的一大難題。傳統觀(guān)點(diǎn)認為，隨著(zhù)量子比特數量的增加，受外界干擾產(chǎn)生的錯誤也會(huì )越多，錯誤率會(huì )隨之上升，使得大規模的穩定計算變得極為困難。

1995年，量子計算先驅彼得·肖爾（Peter Shor）首次提出了量子糾錯的理論假設。該假設提出了“容錯計算”的設計理念：即使用多個(gè)物理量子比特來(lái)編碼一個(gè)邏輯量子比特來(lái)進(jìn)行計算。與物理量子比特容易被外界噪聲干擾產(chǎn)生的錯誤相比，邏輯量子比特是一種基于理論提出的理想設計模型，現實(shí)中并不存在，抗干擾能力更強，且具備糾錯能力?；诖朔N假設，新設計方案還會(huì )將過(guò)程中產(chǎn)生的錯誤收集起來(lái)，通過(guò)特定編碼手段來(lái)糾正錯誤，以控制錯誤率。

但自該理論提出近30年以來(lái)，業(yè)界相關(guān)研究一直無(wú)法驗證量子糾錯的可行性。美國的國家研究機構、哈佛、麻省理工等高校及IBM、英特爾、谷歌，中國國內的科研院所、高校及百度、阿里等公司都在量子計算研究上投入資源，但基于相關(guān)研究設計出來(lái)的錯誤率（邏輯誤碼率，即邏輯量子比特的錯誤率）始終高于實(shí)現量子糾錯能力的最低門(mén)檻。

而這次谷歌Willow量子芯片的重大突破在于，首次將錯誤率降至量子糾錯的關(guān)鍵閾值以下。根據谷歌研究團隊在《Nature》發(fā)表的論文介紹，Willow量子芯片已經(jīng)可以做到在擴大量子比特規模同時(shí)將錯誤率減半（從3x3編碼量子位元單元格擴展到5x5，再到7x7，每次都能通過(guò)量子糾錯使得錯誤率減半），科學(xué)界也普遍認可這一表現首次突破了“量子糾錯”的門(mén)檻。

同時(shí)，這款量子芯片的計算速度也十分驚人。按照谷歌官方介紹，Willow能夠在不到5分鐘內完成一個(gè)標準基準計算，而目前全球最快的超級計算機完成同樣的任務(wù)需要約10的25次方年，這一時(shí)間已經(jīng)遠遠超過(guò)宇宙的年齡。

谷歌CEO皮查伊表示，Willow是構建實(shí)用量子計算機的重要一步，

國內某量子計算研究所的一位科研人員告訴界面新聞?dòng)浾?，量子糾錯是困擾量子計算領(lǐng)域多年的難題，谷歌這次從零到一的突破對于現階段的理論研究方向具有重大意義。

谷歌提出，未來(lái)希望通過(guò)Willow推動(dòng)量子計算技術(shù)在藥物發(fā)現、核聚變能源等領(lǐng)域的實(shí)際應用。一位長(cháng)期關(guān)注量子計算領(lǐng)域的行業(yè)人士則表示，由于量子計算目前尚屬于規模較小的前沿探索研究，谷歌Willow量子芯片依然局限于實(shí)驗驗證，這次重大意義主要在于突破理論難題，距離落地應用尚遠，且大規模商用的制造成本、空間和資源、能耗和生產(chǎn)良率，都是未來(lái)需要解決的現實(shí)難題。

但他也表示，前沿科技的理論研究突破往往會(huì )吸引更多投資到特定領(lǐng)域。量子計算如今已是中國、美國、歐洲等地重點(diǎn)關(guān)注的國家戰略方向，美國此前針對中國大陸的尖端科技出口禁令也特別將量子計算納入管制范疇。隨著(zhù)國家戰略競爭加劇、投資增多，量子計算領(lǐng)域會(huì )有更多新的突破成就。