Google Quantum AI实验室近期取得重大突破，发布了新型量子计算芯片Willow。该芯片在量子错误纠正和计算性能方面均实现了显著提升，标志着实用化量子计算向前迈进了一大步。Willow首次实现了“阈值以下”量子错误纠正，解决了困扰该领域近30年的核心难题，并通过扩大量子比特阵列规模，实现了错误率的指数级下降。 这为构建实用的大规模量子计算机提供了强有力的证据，也预示着量子计算时代即将到来。
Google Quantum AI实验室近日宣布推出最新量子计算芯片Willow，在量子错误纠正和计算性能两个关键领域实现重大突破，为实用化量子计算迈出关键一步。
Willow最重要的突破在于首次实现了"阈值以下"（below threshold）量子错误纠正，解决了困扰量子计算领域近 30 年的核心挑战。研究团队在Nature杂志发表的论文中展示，通过使用更多量子比特，系统的错误率呈指数级下降。
具体实验中，研究人员分别测试了3×3、5× 5 和7× 7 的量子比特阵列。随着阵列规模扩大，每次都能将错误率降低一半。这一成果标志着首个真正可扩展的逻辑量子比特原型系统的诞生，为构建实用大规模量子计算机提供了有力证据。
量子硬件总监 Julian Kelly 介绍 Willow 及其突破性成就的视频
惊人的计算性能在随机电路采样（RCS）基准测试中，Willow展现出令人震惊的性能优势。它仅用不到 5 分钟就完成了一项运算，而当今最快的超级计算机需要 10 百万亿亿年（ 10 的 25 次方年）才能完成同样的计算，这个时间远超宇宙年龄。
Willow芯片在Google位于圣巴巴拉的专用量子芯片制造工厂完成制造，拥有 105 个量子比特。芯片在多项关键指标上都达到了业界最优水平，其中量子比特的T1 时间（保持量子态的时间）接近 100 微秒，较上一代产品提升了约 5 倍。
面向实用化的下一步Google Quantum AI实验室创始人表示，团队的下一个目标是实现首个"有用的、超越经典计算机"的实际应用计算。他们认为Willow这一代芯片有望帮助实现这一目标。潜在的应用领域包括：
新药物发
电动汽车电池优化设计
核聚变研究
新能源开发
为推动量子计算发展，Google还推出了开源软件和教育资源，包括在Coursera平台上的新课程，帮助开发者学习量子错误纠正的基础知识，共同探索未来量子计算的应用场景。
这一突破性成果展现了量子计算在解决复杂问题时的巨大潜力，也为人工智能等领域的未来发展提供了新的可能性。Google表示，量子计算将成为收集传统计算机无法获取的训练数据、优化特定学习架构以及模拟量子效应系统的不可或缺工具。
Google的Willow芯片的成功，不仅预示着量子计算技术即将进入一个新的发展阶段，更展现了其在解决全球性挑战方面的巨大潜力。未来，量子计算将在药物研发、材料科学以及人工智能等诸多领域发挥越来越重要的作用。