自 ChatGPT 问世以来，近两年来，我们不断看到生成式人工智能领域出现一些大规模创新和突破性创新。以至于我们几乎忘记了其他研究领域。

但昨天，谷歌宣布推出 Willow，这是一款量子计算芯片，比最快的超级计算机“Frontier”快 10³⁰，这让人耳目一新。相信我，这比 ChatGPT 的诞生还要伟大，因为量子计算领域的这一突破可以让任何领域的研究都向前迈进数英里。

正如 Pichai 先生在推文中提到的那样

Google Willow 仅需五分钟就能解决目前世界上最快的超级计算机需要花费千万亿 ...

为什么量子计算很重要？

量子计算是最重要的研究领域之一。像“Willow”这样的突破可以解决一些问题。

指数级加速：量子计算机解决某些问题的速度比传统计算机快得多，使其能够解决传统系统需要数千年才能完成的复杂任务。

高级问题解决能力：他们擅长解决特定类型的问题，例如优化、药物发现和密码学，这些问题对于金融、医疗保健和网络安全等领域至关重要。

处理大数据：量子计算可以更有效地处理和分析大量数据，这在当今数据驱动的世界中至关重要。

创新算法：量子算法，例如 Shor 的整数分解算法，展示了量子系统在特定应用中超越传统方法的独特能力。

潜在的行业革命：该技术有望在人工智能、材料科学和包括生成式人工智能在内的物流优化等各个领域带来重大进步。

Google Willow 的主要功能

量子比特数： Willow 集成了 105 个超导量子比特，这对于执行量子计算至关重要。与之前的型号相比，量子比特数显著增加，从而增强了其计算能力。

量子比特数是指量子计算机中的量子比特数。量子计算机中的量子比特数通常用作衡量其潜在计算能力的标准。

纠错： Willow 的突破性成就之一是它能够实现指数级纠错。随着更多量子比特的加入，该系统可以有效减少错误，解决了研究人员近 30 年来一直在攻克的量子计算重大难题。

量子纠错 (QEC) 是量子计算中使用的一组技术，用于保护量子信息免受退相干和其他形式的量子噪声引起的错误的影响。这是量子计算中最具挑战性的问题之一。

先进的相干时间： Willow 中的量子比特拥有前所未有的相干时间，几乎比以前的设计好五倍。这一改进对于维持足够长的量子态以执行复杂计算至关重要。

量子计算中的相干时间是指量子比特能够维持其量子状态的时间长度，从而使其能够执行计算而不会丢失信息。它本质上表示量子比特在退相干或因与环境相互作用而失去相干性之前的量子状态的“寿命”。相干时间越长，计算就越复杂，出错的频率就越低。

应用和未来潜力：谷歌希望 Willow 成为实现药物研发、聚变能和电池设计等各个领域实际应用的垫脚石。尽管专家承认，大规模量子计算机的实用化仍需多年时间，但 Willow 标志着朝着这一目标迈出了重要一步。

可扩展性： Willow 的架构允许量子比特集成具有可扩展性，这对于构建更大、更强大的量子系统至关重要。这种可扩展性对于容错量子计算的未来发展至关重要。

为什么说 Google Willow 是一个突破性的发现？

该图表显示了 Google Willow 的重要性（我们将遵循所有量子芯片的三角形标记）

Y 轴（对数刻度）：表示百亿亿次级超级计算机解决量子处理器可以更快解决的相同问题所需的时间（以年为单位）。范围从几分之一秒到数万亿年。

X 轴：显示量子芯片开发的时间表。

如果你关注 2020 年以来每个量子芯片的三角形标签，你会发现排名第二的（Google Sycamore）和 Willow 之间的计算时间差异巨大，因此，这说明了它的重要性。

结论

总而言之，Google Willow 是量子计算领域的一大进步，解决问题的速度比世界上最好的超级计算机快数十亿倍。凭借其改进的设计、更好的纠错能力和更长的量子位稳定性，它解决了量子研究中的重大挑战。Willow 可能会在医学、能源和人工智能等领域取得突破，让我们更接近让量子技术在日常生活中发挥作用。