谷歌最强量子芯片对科技行业意味着什么？

界面新闻记者 | 李彪

界面新闻编辑 | 宋佳楠

谷歌于 12 月 10 日发布的最新量子计算芯片 Willow，在业界引发了不小的轰动。

这款新芯片之所以备受关注，主要是因为其首次验证了困扰量子计算近 30 年的“量子纠错”理论的可行性——量子比特数量（量子计算的基本单位）增加的同时，错误率还可以大幅下降。

上述消息曝出后，谷歌股价逆势大涨 5.6%，达 7 月以来新高，逼近其历史最高点 190.71 美元，最新市值达到 2.27 万亿美元。

不仅如此，Willow 还获得了多位科技公司领军人物的点赞。特斯拉 CEO 马斯克在社交媒体上以“Wow”对谷歌 CEO 桑达尔·皮查伊的相关推文表示赞叹，OpenAI 的 CEO 山姆·奥特曼也转发了皮查伊的帖文，并表示“热烈祝贺”。

自从 20 世纪 80 年代量子计算诞生以来，如何解决量子计算的错误率问题就成为限制行业发展的一大难题。传统观点认为，随着量子比特数量的增加，受外界干扰产生的错误也会越多，错误率会随之上升，使得大规模的稳定计算变得极为困难。

1995 年，量子计算先驱彼得·肖尔（Peter Shor）首次提出了量子纠错的理论假设。该假设提出了“容错计算”的设计理念：即使用多个物理量子比特来编码一个逻辑量子比特来进行计算。与物理量子比特容易被外界噪声干扰产生的错误相比，逻辑量子比特是一种基于理论提出的理想设计模型，现实中并不存在，抗干扰能力更强，且具备纠错能力。基于此种假设，新设计方案还会将过程中产生的错误收集起来，通过特定编码手段来纠正错误，以控制错误率。

但自该理论提出近 30 年以来，业界相关研究一直无法验证量子纠错的可行性。美国的国家研究机构、哈佛、麻省理工等高校及 IBM、英特尔、谷歌，中国国内的科研院所、高校及百度、阿里等公司都在量子计算研究上投入资源，但基于相关研究设计出来的错误率（逻辑误码率，即逻辑量子比特的错误率）始终高于实现量子纠错能力的最低门槛。

而这次谷歌 Willow 量子芯片的重大突破在于，首次将错误率降至量子纠错的关键阈值以下。根据谷歌研究团队在《Nature》发表的论文介绍，Willow 量子芯片已经可以做到在扩大量子比特规模同时将错误率减半（从 3 ×3 编码量子位元单元格扩展到 5 ×5，再到 7 ×7，每次都能通过量子纠错使得错误率减半），科学界也普遍认可这一表现首次突破了“量子纠错”的门槛。

同时，这款量子芯片的计算速度也十分惊人。按照谷歌官方介绍，Willow 能够在不到 5 分钟内完成一个标准基准计算，而目前全球最快的超级计算机完成同样的任务需要约 10 的 25 次方年，这一时间已经远远超过宇宙的年龄。

谷歌 CEO 皮查伊表示，Willow 是构建实用量子计算机的重要一步，

国内某量子计算研究所的一位科研人员告诉界面新闻记者，量子纠错是困扰量子计算领域多年的难题，谷歌这次从零到一的突破对于现阶段的理论研究方向具有重大意义。

谷歌提出，未来希望通过 Willow 推动量子计算技术在药物发现、核聚变能源等领域的实际应用。一位长期关注量子计算领域的行业人士则表示，由于量子计算目前尚属于规模较小的前沿探索研究，谷歌 Willow 量子芯片依然局限于实验验证，这次重大意义主要在于突破理论难题，距离落地应用尚远，且大规模商用的制造成本、空间和资源、能耗和生产良率，都是未来需要解决的现实难题。

但他也表示，前沿科技的理论研究突破往往会吸引更多投资到特定领域。量子计算如今已是中国、美国、欧洲等地重点关注的国家战略方向，美国此前针对中国大陆的尖端科技出口禁令也特别将量子计算纳入管制范畴。随着国家战略竞争加剧、投资增多，量子计算领域会有更多新的突破成就。