谷歌量子计算向实际应用迈出一大步：比超算快1.3万倍，有望五年内实现

科技巨头谷歌在旗下量子芯片上实现了量子计算突破性研究。

当地时间10月22日，谷歌宣布其量子计算机取得突破性进展，使用一种名为“量子回声（Quantum Echoes）”的算法，在量子芯片Willow（柳树）上完成了传统超级计算机无法胜任的任务，使量子计算机在特定任务上的运行速度比传统超级计算机快13000倍，并且这种算法可以在类似平台上得到重现。

谷歌方面表示，虽然量子计算机的实际应用仍需数年时间，但此次研究“是量子计算向实际应用迈出的一大步”，“量子回声”算法是史上首个量子计算机能够在硬件上成功运行的、超越了超级计算机能力的可验证算法。量子可验证性意味着其结果可以在其他规格相近的量子计算机上重现，从而验证结果。

据谷歌介绍，该算法由一组指导量子计算机操作的指令构成，能够计算分子的结构，为医学和材料科学等领域的重大发现铺平了道路：“‘量子回声’可用于了解自然界系统的结构，从分子到磁铁再到黑洞，我们已经证明它在Willow芯片上的运行速度比世界上最快的超级计算机之一上的最佳经典算法快13000倍。”

谷歌在《自然》（Nature）期刊上发布的论文显示，“量子回声”算法的核心在于测量一种特殊的量子物理量，这种可观测量被称为OTOC（out-of-time-order correlator，时序无序关联函数），是用来研究量子系统中信息如何传播和混合的一种指标。在本项研究中，谷歌和合作团队使用超导量子处理器，通过一种被称为“时间反演（time reversal）”的技术，成功测量了更高阶的OTOC。

不过，这次突破对于现实应用的影响依然有限。谷歌工程副总裁哈特穆特内文（Hartmut Neven）认为，五年之内，量子计算机可能在现实世界中得到实际应用：“‘量子回声’的出现让我们保持乐观，相信在未来五年内，我们将看到只有量子计算机才能实现的实际应用。”

谷歌将本次突破归功于旗下量子芯片的进步。2024年12月，谷歌发布量子芯片Willow以及基于该芯片的量子计算机。Willow芯片内含105个物理量子比特，可以通过改进芯片中的量子比特成倍地减少计算错误，需要在极低温环境中发挥性能。

获得2025年诺贝尔物理学奖的谷歌量子AI团队首席科学家米歇尔H德沃雷特（Michel H. Devoret）表示，该消息是量子领域中的又一个里程碑，“标志着我们迈向全面量子计算的新一步”。

就在不久前，德沃雷特和科学家约翰克拉克（John Clarke）、约翰M马蒂尼斯（John M. Martinis）被瑞典皇家科学院授予2025年诺贝尔物理学奖，以表彰他们“发现电路中的宏观量子力学隧道效应和能量量子化”。

英国萨塞克斯大学的量子技术教授温弗里德亨辛格（Winfried Hensinger）表示，谷歌的这项成果仍局限于实验层面，真正具备广泛实用性的量子计算机需要上百万个乃至数十亿个稳定的量子比特：“需要明确的是，谷歌完成的这项任务还没有达到人们预期的那种颠覆世界的量子应用水平。不过，它确实是又一次有力的证明，显示出量子计算机正在逐步变得越来越强大。”

22日当天，谷歌（Nasdaq：GOOGL）股价涨0.49%收于每股251.69美元，总市值3.05万亿美元。