谷歌推出的最強量子芯片，成功解決30年糾錯難題

產品名稱：Willow 量子芯片
產品簡介：Willow 量子芯片是谷歌最新推出的具有105個物理量子比特，在量子糾錯和計算效率上取得了顯著突破。Willow成功解決了量子計算領域近30年的糾錯難題，實現(xiàn)了在增加量子比特數(shù)量的同時，顯著降低錯誤率。
詳細介紹：

Willow 量子芯片是什么

Willow 量子芯片是谷歌最新推出的具有105個物理量子比特，在量子糾錯和計算效率上取得了顯著突破。Willow成功解決了量子計算領域近30年的糾錯難題，實現(xiàn)了在增加量子比特數(shù)量的同時，顯著降低錯誤率。Willow在不到五分鐘內完成了一項標準基準計算，而當前最快的超級計算機完成相同計算需要10^25年，超過宇宙年齡的時間。芯片的推出，展示了谷歌在量子計算技術上的領先地位，也為量子計算的商業(yè)化應用邁出了重要一步。

Willow 量子芯片的主要功能

• 量子糾錯：Willow實現(xiàn)了隨著量子比特數(shù)量增加，錯誤率呈指數(shù)下降的突破，解決了量子計算領域近30年的糾錯難題。
• 計算性能：Willow在隨機電路采樣（RCS）基準測試中展現(xiàn)出色，能在不到五分鐘內完成一項標準基準計算，而當前最快的超級計算機完成同樣的計算需要10^25年。
• 系統(tǒng)性能：Willow在量子糾錯和隨機電路采樣兩個系統(tǒng)基準測試中均表現(xiàn)出最佳性能，其T1時間（量子比特保持激發(fā)態(tài)的時間）接近100微秒，比上一代芯片提高了約5倍。
• 硬件規(guī)格：Willow擁有105個量子比特，在多項關鍵指標上達到了業(yè)界最優(yōu)水平。
• 實用化應用：谷歌期望基于Willow芯片推動量子計算技術在醫(yī)藥、能源、人工智能等領域的應用，解決現(xiàn)實世界中的重大問題。

Willow 量子芯片的技術原理

• 量子比特和糾錯：Willow擁有105個物理量子比特，在量子糾錯和隨機電路采樣這兩個系統(tǒng)基準測試中實現(xiàn)了業(yè)界最佳性能。
• T1時間提升：Willow的T1時間（衡量量子比特保持激發(fā)態(tài)的時間）接近100微秒，比上一代芯片提升了5倍，表明了量子比特的穩(wěn)定性和性能有了顯著提升。
• 性能優(yōu)勢：在隨機電路采樣（RCS）基準測試中，Willow展現(xiàn)出令人震驚的性能優(yōu)勢。僅用不到5分鐘就完成了一項運算，而當今最快的超級計算機需要10^25年才能完成同樣的計算。
• 可擴展性：Willow的架構支持輕松添加更多的量子比特，不會顯著增加錯誤率，為未來的量子計算技術發(fā)展奠定了堅實的基礎。
• 量子硬件設計：Willow芯片在硬件設計上進行了優(yōu)化，通過改進量子比特的物理結構，減少了環(huán)境噪聲對量子比特的影響，采用了高效的冷卻系統(tǒng)，將量子比特保持在接近絕對零度的低溫環(huán)境中，進一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

Willow 量子芯片的項目地址

• 相關技術論文：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y

Willow 量子芯片的應用場景

• 金融領域：量子計算在金融領域的應用包括投資組合優(yōu)化、交易、欺詐偵測等。量子計算能執(zhí)行平行運算，對于高維度問題的困擾較小，且具有機率穿隧特性，不會受困于局部最小值的谷底。
• 化工領域：量子計算通過模擬化學反應，提高效率、降低資源消耗，有助于新材料和藥物的開發(fā)。
• 生命科學：在生命科學領域，量子計算可以用于評估藥物研發(fā)的成本、時間、性能等實驗值。
• 交通物流：量子計算聚焦組合優(yōu)化問題，以更優(yōu)方案實現(xiàn)路線規(guī)劃和物流裝配，提升效率降低成本。
• 優(yōu)化解決復雜問題：量子計算機可以解決傳統(tǒng)計算機難以解決的復雜優(yōu)化問題，如無指數(shù)倍乘難題、旅行商問題等NP完全問題，在物流、金融、交通等行業(yè)都有重要應用。