谷歌的研究人员公布了其下一代量子计算芯片——Willow。据该公司称，这款芯片利用量子力学原理，能够在性能上大幅超越传统计算机甚至超级计算机。那么，什么是量子计算，它与传统计算有何不同？让我们来一探究竟：

　　什么是量子计算

　　量子计算是计算机科学的一个领域，利用量子力学来解决传统计算机无法解决的问题。与使用比特（bits）表示信息为0或1的传统计算机不同，量子计算机依赖于量子比特（qubits）。

　　传统比特只能持有单一的值（0或1），量子比特则可以通过一种叫做叠加（superposition）的量子现象，同时表示0和1。此外量子比特还可以表现出纠缠现象，使得两个量子比特能够同时表示00、01、10和11等组合。这些独特的特性使得量子计算机能够处理即使是最先进的超级计算机也无法解决的问题。

　　什么是谷歌Willow芯片

　　Willow是谷歌最新推出的量子计算芯片，代表着量子硬件技术的重要进步。根据谷歌的说法，Willow芯片展示了业界领先的性能水平，是朝着开发具有商业应用价值的量子计算机迈出的关键一步。

　　它是如何工作的

　　谷歌的量子计算机，包括Willow芯片，使用超导跨蒙量子比特（transmon qubits）工作——这些是微小的电路，在极低温下展示量子行为。这些电路被设计成类似人工原子的量子态。

　　为了维持这些微妙的量子状态，量子比特需要被冷却到接近于绝对零度的温度。这样做可以最大限度地减少振动和其他外界干扰，防止它们破坏量子比特的稳定状态，从而避免在计算中引入错误。

　　视频来源：Google官方解读Willow，英文

　　Willow芯片有哪些新特性？

　　Willow芯片带来了以下几项关键技术的进展：

　　改进的量子比特连接性：增强了量子比特之间的连接，使更复杂和高效的量子计算成为可能。金年会

　　降低错误率：显著减少了错误率，这对于构建可靠的量子计算机至关重要。

　　图片来源：Google，Willow在多个性能指标上的表现

　　它如何优于传统计算机

　　谷歌使用了一项名为“随机电路采样”的基准任务来测试Willow。这项任务评估量子计算机是否能够执行传统计算机无法完成的计算。

　　根据谷歌的说法，Willow在不到5分钟的时间内完成了这项任务。据公司估计，最快的超级计算机完成同一计算将需要10的25次方年（即10 septillion年）。(备注：作为对比，宇宙的年龄大约是138亿年，这几乎是宇宙当前年龄的一千万亿倍。）

　　图片来自：Google —计算成本很大程度上受可用内存的影响。

　　因此，我们的估算考虑了从理想情况（即拥有无限内存，标记为▲）到

　　更实际情况（即可尴尬并行化的GPU实现，标记为⬤）的一系列场景。

　　有哪些潜在应用领域？

　　由像Willow这样的芯片驱动的量子计算机，有潜力在多个领域引发革命性变化，包括：

　　药物发现：通过精确模拟分子间的相互作用，加速新药和新型疗法的开发

　　材料科学：设计出具有卓越性能的新型材料，推动技术进步

　　金融建模：构建更准确、更复杂的金融模型，提升风险评估和投资决策的精度

　　人工智能：大幅加速机器学习算法，使AI系统能够更快、更高效地处理复杂任务

　　延展阅读

　　Meet Willow, our state-of-the-art quantum chip：https://blog.google/technology/research/google-willow-quantum-chip/

　　【一文看懂】什么是量子计算？

　　【一文看懂】什么是量子计算机？

　　THE END

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