谷歌公布量子计算机“量子回声”算法 速度超越超级计算机1.3万倍

【路德社·报道 ET 2025年10月22日】
谷歌宣布,其“Willow”超导量子芯片在《自然》发表的新研究中以新算法“Quantum Echoes(量子回声)”完成一次可验证的量子优势演示:在同一物理任务上,相比当前最强经典超算“Frontier”,量子机用时缩短约1.3万倍。该结果被同行评审收录,标志量子计算从“难以核验的炫技”迈向“可复现实证”的新阶段。
此次任务计算的是“时序无关关联函数”(OTOC,俗称“量子回声”),属于可观测的物理量,便于跨量子设备复核。团队先对量子系统施加一串操作,再引入微小扰动后“倒带”复原,通过前后态的干涉差异提取时序无关关联函数,从而在硬件上给出可验证的量子结果。
硬件方面,Willow芯片物理规模为105量子位;本次量子优势实验实际调用65个量子位完成时序无关关联函数二阶测量并获得13,000倍加速。此前,Willow已在《自然》展示了距离7的表面码逻辑存储(约101量子位补码区),每周期逻辑错误率约0.143%,为后续可用算法打下误差控制基础。
为何称“可验证的量子优势”?一是任务本身给出物理可测输出而非单纯随机采样,便于独立量子平台交叉验证;二是经典最优算法在可行时间内难以还原同等精度的数据,Frontier估算需年级别甚至更长时间,而量子机在可控时长内完成并可重复。
潜在应用方向包括:分子与材料中的哈密顿量学习、核磁共振(NMR)高分辨结构表征、量子混沌与热化研究等。谷歌称已做出与NMR相关的概念验证,但距离对经典方法的系统性超越仍需进一步工程化与纠错进展。
与2019年的“随机电路采样”不同,这次工作强调“有物理指向且可复核”。专家亦提醒:当前仍非通用、容错的量子计算,距离广泛产业化尚有工程鸿沟。
行业信号:一方面,Willow在门操作与读出上继续逼近“工程级”指标,为规模化与更深电路铺路;另一方面,研究团队将下一阶段目标指向更长寿命的逻辑量子位与面向具体科学问题的可用算法。
- 参考资料
- 自然 | 在量子遍历性边缘观测到相长干涉
- 谷歌研究博客 | 可验证的量子优势
- 谷歌官方博客The Keyword | 量子回声算法与Willow
- 路透社 | 谷歌称以“量子回声”实现可验证量子优势 速度约为经典的13,000倍
- 科学新闻 | 量子回声显示谷歌量子机潜力与验证路径
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