对马斯克和阿尔特曼感到惊讶，谷歌量子计算芯片有多强？

市场价值一夜暴涨1120亿美元！

这些都是谷歌新一代量子计算芯片Willow带来的“魔力”。

十二月十日，谷歌通过官方博客宣布，Willow最新量子计算芯片取得了两大突破：

-在使用更多量子比特(拥有105个物理量子比特)的情况下，Willow可以加倍减少错误，解决近30年来一直在研究的量子纠错挑战。

-Willow可以在不到5分钟的时间内完成一个标准的计算，而今天最快的超级计算机需要10个。²⁵年份，是什么概念？也就是10000000000000年，10亿亿年——这一时期比宇宙还要长。

“量子霸权”是指传统计算机无法实现的量子计算机。谷歌的“量子霸权”项目始于2006年，最初致力于量子计算软件的研究。

谷歌与加州大学圣塔芭拉分校教授约翰·马丁尼斯团队合作，2014年开始研究量子计算硬件。

谷歌SycamoreCpu在2019年运行了一个复杂的随机量子电路，只需200秒就能完成传统超级计算机Summit需要10000年左右的任务。这一突破使谷歌正式宣布“量子霸权”，即量子计算机在某些问题上的计算能力超过了传统计算机。

现在，五年后，谷歌再一次在量子计算领域取得了里程碑式的进步，引起了全球科技界领袖的欢呼。

在社交媒体上，马斯克对谷歌量子计算的进展留言：“哇塞！”并且与谷歌CEO桑德·皮查伊进行了热烈的互动；Open AICEO山姆·阿尔特曼还转发了皮查伊的推文，并留言“热烈祝贺”。

在量子计算领域，谷歌的重要进步，同样引起了投资者的热情。

谷歌A类股在美国时间12月10日上涨5.59%，创7月中旬至今新高，市场价值一夜暴涨1120亿美元(约8120亿元人民币)。谷歌市值为2.28亿美元，截至12月10日收盘。

量子计算一步一步走来。

人类计算的发展历史已经走过了几千年，从古人结绳、垒石、刻字，到算盘的应用，再到17世纪机械计算器的发明，再到今天的计算机时代。

20世纪80年代，诺贝尔奖获得者理查德·费曼基于量子叠加和量子纠缠构建量子计算的想法，提出了量子计算的兴趣。

二进制数字，即比特，1或0，与传统计算机相比，量子计算中的基本单位是量子比特，用量子态表示和存储信息，0和1的量子态混合。

量子比特具有量子力学的独特性，如叠加和量子纠缠。量子计算机优越性能的物理根源促进了这些独特的属性在某些特定任务中，量子计算具有超越经典计算的能力。

由于量子计算理论上的计算能力将会增加几何级数，并能将一些难以解决的电子计算机问题转化为可解决的问题。科学家们希望量子计算机有望成为下一代信息革命的关键动力。

1994年，量子计算首次应用于实践。数学家彼得·肖尔提出了一种量子算法，可以有效地分解大数，威胁到当前的加密算法，促进了量子加密的发展。

四年后，IBM研究员Isaac 第一次，Chuang团队在两个量子比特系统中实现了Grover算法，然后在七个量子比特系统中实现了Shor算法。

2011年，加拿大公司D-Wave发布了世界上第一台商用量子计算机。虽然它不是通用的，但它意味着量子计算行业的开始。

此外，如前所述，2019年10月，谷歌利用53个量子比特在200秒内完成了传统超级计算机需要一万年的计算，这意味着“量子霸权”首次实现。

当时，IBM提出了质疑。然而，更多的技术人员将谷歌的阶段性实验结果比作莱特兄弟的第一次飞行。虽然当时飞机很简陋，航行只持续了12秒，但预示着一个新技术时代即将到来。

40多年来，虽然量子计算已经发展起来，但是正面临着几个最棘手的问题——错误率高，不确定性强等等。

这次，谷歌量子芯片Willow只有4平方厘米大小，含有105个物理量子比特，比前身Sycamore量子处理器的72个量子比特多了32个，从而取得了两个重要的成就。

其中一个成就是纠正错误。理论上讲，一个系统中使用的量子比特越多，错误就越多。然而，没有高效的纠错机制，量子计算就无法应用到实践中。

自1995年提出量子纠错理论以来，科学家们一直在努力突破量子计算中最棘手的问题:如何有效控制量子比特的计算误差。

最后，经过近30年的研究，通过确认谷歌Willow芯片可以加倍减少计算误差，从而解决了“量子纠错阀值”的关键挑战。

Willow的另一个成就就是上面提到的，它表现出了不可想象的计算能力——在不到5分钟的时间内完成了标准计算。

巨头的游戏

位于美国圣巴巴拉的先进量子芯片制造厂生产的谷歌最新量子芯片Willow，是世界上为数不多的量子计算芯片建设厂之一。

谷歌在整个量子计算世界中的巨头地位毋庸置疑。除了谷歌，没有哪个巨头愿意错过这种最具革命性、颠覆性的计算方法。他们加入了这场激烈的竞争，争夺量子计算的话语权。

“蓝巨人”作为现代计算不可避免的企业，也是世界上最早布局量子计算的公司之一。IBM在深度培育超导量子计算机的同时，涉足软件、云平台、应用、教育等跑道，开辟了量子计算史上的多个“第一次”。

2019年初，IBM推出了一个名为“IBM”IBM Q System One"20比特量子计算系统，使用者可以通过云端浏览这个系统，并宣布为埃克森美孚和欧洲核子研究中心提供量子服务。

“使用”是两家公司关注的焦点领域。IBM Q“讨论财务数据，物流和风险。IBM甚至表示，量子计算机将在五年内商业化。

芯片巨头英特尔也在量子计算领域布局了很长时间。2015年9月，英特尔向代尔夫特理工大学量子研究所QuTech和荷兰应用研究机构承诺投资5000万美元，支持十年的合作。

在2018年的CES上，英特尔宣布建立了一个名叫Tangle的公司。 英特尔在2019年3月宣布了一种量子计算机检测工具，Lake的49比特量子超导芯片。

微软乘胜追击在云计算时代完美翻身。QuArC团队于2011年12月成立，致力于设计能够扩展和容错高的量子计算机的软件架构和算法。2017年底，微软宣布推出量子开发套件。今年5月，微软表示，其量子开发套件已经下载了1万次。

最近加入量子计算战场的是这两年赚得盆满钵满的英伟达。上个月，英伟达在官网宣布，该公司正与谷歌量子AI团队“Google Quantum AI"合作，帮助后者加快对下一代量子计算设备的设计。

在中国，阿里巴巴的阿里巴巴云和中国科学院于2015年7月在上海成立了一家名为阿里巴巴量子计算实验室的研究机构。2018年2月，阿里巴巴云推出了11个量子比特的量子计算云服务；2018年3月，百度宣布成立量子计算研究所，关键是量子信息理论和量子计算。

放眼世界，各国也非常愿意在量子计算领域花钱。

在量子计算等关键领域，美国超过2000亿美元的预算投资；英国继续投资25亿英镑，并在投资10亿英镑的基础上引进10亿英镑的私人资本；德国投资20亿欧元支持量子计算机及相关科研开发，同时投资11亿欧元支持量子计算研发，以及8.78亿欧元支持实际应用；韩国政府和民间部门决定在量子信息领域投资3万亿韩元，量子计算机等相关产品和服务的自主开发。

基于IDC的预测，全球量子计算市场规模将在2027年达到107亿美元，与2017年相比，10年内增长了40多倍。

从长远来看，量子计算很容易得到，人类社会进入量子世界还有很长的路要走，但总有一群勇士不仅沉浸在研究中，还经常仰望星空。

本文来自微信微信官方账号“大咖科技Tech” Chic作者：李添诺，36氪经授权发布。

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