谷歌近日宣布成功研发出新一代量子计算芯片Willow,这款芯片尺寸仅为4平方厘米,内建105个量子位元。在“随机电路取样”基准测试中,全球第二快超级电脑Frontier需要耗时“10的25次方”年才能完成的计算任务,Willow仅用不到5分钟就完成了。这一成就得到了马斯克、奥特曼等科技界人士的认可。
国盾量子的量子计算负责人王哲辉表示,这是一个重要的科技进展,意味着距离可纠错的量子比特已经不远了。不过,量子计算的发展是一个漫长的过程,如何利用这些量子比特构建出实用的量子计算机仍然充满挑战。
谷歌称,Willow可以显著减少错误,解决了近30年来量子纠错的关键难题。王哲辉解释说,谷歌使用RCS基准测试来评估Willow的性能,这是目前量子计算机上最困难的经典基准测试之一。Willow在五分钟内完成了一项标准基准计算,而当前最快的超算之一Frontier完成同样计算需要10万亿亿年。此外,Willow实现了随着比特数增加,错误率反而指数级下降,这是超导量子系统上实时纠错的成功案例之一,提高了量子计算机的可靠性。
头豹研究院报告指出,量子计算涉及多个方面,包括量子比特、量子门、量子算法、量子纠错等。由于量子比特非常脆弱,容易受到环境噪声和干扰的影响,因此量子纠错是量子计算中的重要环节。王哲辉认为,量子计算的潜力在于能够在某些特定任务上超越经典计算机,但实现规模化量子比特系统的正确运行仍需克服许多挑战。
中国在量子计算领域也取得了显著进展。2020年,中国科学技术大学的研究小组在76个光子量子计算原型机上完成了“高斯玻色采样”计算,速度比超级计算机快100万亿倍,实现了“量子计算优越性”。2021年,中国推出了可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”。本源量子已向海外销售中国自主量子算力,产品为第三代自主超导量子计算机“本源悟空”。国盾量子则参与了“巢湖明月”超量融合计算中心项目,并协助中电信量子集团构建“超算-量子计算”混合计算架构体系。
尽管如此,王哲辉强调,量子计算产业仍处于早期阶段。预计未来3至5年内,将实现数百至上千个量子比特的相干操纵,解决量子化学、新材料设计等问题,并实现可扩展的量子纠错。未来10至15年内,在量子纠错的基础上,将实现具备基本功能的通用容错量子计算机,探索密码分析、大数据分析等应用。量子计算仍需产学研界的长期努力。
量子计算产业链上游主要包括量子比特测控系统、量子比特环境、芯片及其他材料;中游为硬件整机制造与软件开发;下游为运营和应用环节,如云平台及行业应用。稀释制冷机是构建超导量子计算机的关键设备,近年来国内科研机构和企业在这一领域取得了显著进展。国盾量子主要攻关超导量子计算机的核心器件,提供量子计算云平台等相关服务。本源量子则声称是中国交付超导量子计算机整机数量最多的公司,拥有国内唯一一条自主超导量子计算机制造链。
2024年12月9日,谷歌宣布其利用新一代芯片克服了量子计算领域的一个关键挑战。这颗名为Willow的新芯片在5分钟内解决了一个计算问题,而这个问题需要传统超级计算机花费10的25次方年的时间来解决
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