谷歌推出的强大 Willow 量子芯片 —— 解决了持续三十年的纠错挑战

Willow 量子芯片指的是什么？

Willow 量子芯片是谷歌近期发布的一款拥有105个物理量子比特的产品，在提升纠错能力和计算效率方面取得了重大进展。这款芯片克服了困扰量子计算机领域近30年的错误修正难题，实现了在增加量子比特数量的同时大幅减少运算误差。Willow能够在不到五分钟的时间内完成一项标准的基准测试任务，而这项任务即使对于当今最快的超级计算机而言也需要超过10^25年才能完成，这一时间跨度甚至超过了宇宙的年龄。这款芯片的成功推出不仅彰显了谷歌在量子计算技术领域的领导地位，同时也为推动量子计算走向商业应用奠定了坚实的基础。

Willow 量子芯片的核心作用

• 量子错误修正Willow在量子计算领域取得重大进展，通过增加量子比特的数量使错误率显著以指数形式降低，这一成就攻克了困扰该行业将近三十年的纠错挑战。
• 运算能力Willow在进行随机电路采样(RCS)的基准测试时表现卓越，能够在一个标准的基准任务中用少于五分鐘的时间就得出结果，相比之下，现今速度最快的超级计算机要完成相同的计算则需耗时10^25年。
• 系统的效能在量子错误校正及随机电路采样的两项关键评测里，Willow展现了顶尖的性能水平。它的T1时长——即量子位维持激活性状态的时间——大约为100微秒，这一数值相较于前代产品有了近五倍的增长。
• 设备配置Willow配置了105个量子比特，其在多个核心性能标准上均领先行业。
• 实际应用谷歌计划利用Willow芯片促进量子计算在医疗、能源及人工智能等行业的发展，以应对实际生活中的复杂挑战。

Willow 量子芯片的工作机制

• 量子位与错误修正Willow配置了105个实体量子比特，并在量子错误校正及随机电路采样的系统评估指标上达到了行业领先水平。
• T1时段效率增强Willow芯片的T1时间（反映量子比特维持激发状态时长的指标）达到了约100微秒，相比前代产品提高了五倍，这显示其在量子比特稳定性及整体性能方面取得了重大进步。
• 优越的性能特性在进行随机电路采样(RCS)的评测时，Willow展现了其卓越的能力。它能在不到五分钟的时间内完成一项计算任务，这同一任务即便是现今最快速的超级计算机也需要花费大约10^25年才能解决完毕。
• 灵活性扩展能力Willow的结构允许便捷地扩展更多量子位，同时不大幅提高错误概率，从而为未来量子计算技术的进步建立了稳固的基础。
• 量子设备构架设计经过硬件上的改良，Willow芯片调整了其量子比特的物理构造，有效降低了外界噪音对其性能的影响，并配备了高性能的制冷设备来维持量子比特处于近乎绝对零度的状态，从而显著增强了系统运行的可靠性。

Willow 量子芯片项目的仓库位置

• 相关的学术文章访问此链接可查阅最新研究发布：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08449-y

Willow 量子芯片的使用场合

• 财经行业在金融行业里，量子计算的应用涵盖投资组合优化、证券交易以及欺诈检测等多个方面。得益于其并行处理能力，量子计算能够更有效地解决复杂度高的问题，并凭借概率隧道效应避免陷入次优解的局限中。
• 化学工业范畴借助于量子计算对化学反应的仿真能力，我们能够显著提升研发效率并减少资源浪费，这对推动新材料及医药领域的创新具有重要意义。
• 生物科学在生命科学研究中，量子计算能够用来分析药物开发过程中的成本、时间和效能等试验数据。
• 交通运输与物流管理量子计算致力于解决复杂的组合优化挑战，通过提供更加高效的解决方案来改进路径规划及物流配置，从而提高运营效率并减少成本开支。
• 改进处理棘手难题的方法量子计算设备能够处理传统计算系统难以应对的复杂优化挑战，比如那些涉及大量乘幂操作的问题及著名的旅行推销员问题这些NP难解题，在物流管理、金融服务以及交通运输等多个领域展现出了其独特且重要的实用价值。