谷歌宣布重大突破：Willow芯片比最快超算快13000倍！

美国时间10月22日，谷歌宣布一项重大算法突破，在其于2024 年末发布的最新量子芯片Willow上执行名为“量子回声（Quantum Echoes）”的新量子算法，运行速度比目前最快的超级计算机还要高约 13,000 倍，

更重要的是这是史上首次有量子计算机成功运行“超越超级计算机能力” 的可验证算法。“量子可验证性” 意味着：在我们的量子计算机（或任何同级别量子计算机）上重复运行该算法，均可得到相同结果，从而验证结果的可靠性。这种 “可重复、超越经典计算” 的能力，是实现 “可扩展验证” 的基础，也让量子计算机离成为 “实用工具” 更近一步。

这次突破可能是将量子运算从纯粹理论研究推向实用阶段，解决现实问题关键一大步。

几年前，Google 在硬件上实现量子霸权执行经典计算机无法模拟的作，曾引起一阵轰动，但数学家后来开发出帮助经典计算机迎头赶上的方法，量子霸权领域不再那么受关注，而是更关注另外 2 个量子发展衡量标准：量子实用性、量子优越性，前者为量子计算机可执行有意义的强力运算，后者为量子系统在解决实务方面全面超越传统计算机。

现在Google 与大量合作者发布新学术论文，在高性能量子芯片 Willow 展示新量子算法「量子回声（Quantum Echoes）」，与当前算法相比明显具备量子优势，且能实际投入运算任务，比如测量分子结构助新药物发现，识别新型材料等。

Google 解释 Quantum Echoes 算法分为 3 个阶段，首先对 Willow GPU 量子位纠缠阵列执行一系列量子作，如模拟分子行为，接着对其中一个量子位施加干扰改变系统状态，这种结果产生奇特「蝴蝶效应」，即一道小小扰动能影响整个系统，最后反向执行同样作。

该算法重要之处在于具备「可验证性」，能通过其他量子计算机或实验进行验证，代表它真正进入「量子优势」，有望投入实际应用。计算表明，Quantum Echoes 算法在 Willow 量子芯片的运行速度比超级计算机 Frontier 快13,000 倍，原需 Frontier 运算 150 年的任务，在 Willow 上只需几天。

Google 乐观认为，5 年内我们将看到仅量子计算机能实现的实际应用。

新论文发表在《自然》（Nature）期刊。