谷歌利用 Willow 在量子運算領域取得里程碑式進展
谷歌最近宣布了所謂的首個可驗證的量子優勢，這是量子技術領域的重大進展。該公司利用其創新的 Willow 量子處理器，推出了一種名為「量子迴聲」（Quantum Echoes）的突破性演算法。據報道，這種複雜的演算法比任何經典超級電腦的運行速度快 13, 000 倍，其結果不僅可重複，而且可以交叉驗證。這項成就可能為化學、生物和材料科學等領域的變革性發展鋪平道路。
分子分析的新方法
在這項開創性的實驗中，Google與加州大學柏克萊分校的研究人員合作，運用量子迴聲演算法進行分子分析。他們重點研究了兩種不同的分子——一種由 15 個原子組成，另一種由 28 個原子組成。值得注意的是，量子計算的結果與傳統的核磁共振 (NMR) 結果高度一致。此外，量子迴聲演算法還揭示了傳統 NMR 技術通常無法發現的全新結構資訊。
這種創新方法被稱為“分子尺”，因為它可以測量標準科學工具無法測量的距離和結構特徵。
量子迴聲如何運作
正如Google研究團隊所指出的，量子迴聲演算法在計算量子系統動力學方面達到了前所未有的精確度。該技術涉及一個類似於在量子裝置中「聆聽迴聲」的過程。在此過程中，一個精心設計的訊號透過量子位元網路傳輸，使研究人員能夠擾動一個量子位元，同時逆轉系統的演化以檢測其返回的迴聲。透過建設性干涉放大此迴聲，可以深入了解擾動如何在晶片的105個量子位元陣列中傳播。
基於先前研究的進步
谷歌的 Quantum Echoes 演算法建立在先前建立的「隨機電路取樣」基準之上。後者展現了原始的計算複雜性，而 Quantum Echoes 則透過整合「可驗證性」進一步提升了計算複雜性。這一關鍵特性使得結果能夠在其他類似口徑的量子電腦上重現——這是以往演算法未能實現的重要里程碑。
Willow 的進化
這項里程碑式的成就也印證了GoogleWillow晶片的進步。該晶片於2024年底推出。 Willow晶片在錯誤抑制方面取得了顯著提升，解決了量子運算領域最持久的挑戰之一。其設計有助於快速運行，同時保持超低錯誤率，這對於運行複雜且精度要求高的演算法至關重要。
從概念驗證到實際應用
2019年，Google的前代晶片Sycamore展示了所謂的「量子霸權」。然而，這主要是一個概念驗證，專注於一個非常具體的任務，實際應用有限。相較之下，Willow旨在為現實世界的用例建立量子可驗證性，從而有效地縮小理論與應用之間的差距。
克服對量子計算的懷疑
量子計算一直以來都面臨質疑，質疑其能否產生與傳統計算相當的可靠結果。谷歌團隊最近展示了可驗證的量子優勢，這為驗證量子電腦能否提供可重複且科學合理的結果掃清了一道重大障礙。
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