谷歌Willow量子计算突破引关注,USC专家解读未来发展
LAPost/洛杉矶讯 – 量子计算领域正迎来突破性进展。本月早些时候,谷歌发布了其最新量子芯片“Willow”,并宣布其计算能力取得了重要突破。这一技术的快速发展引发了全球关注,并有望在未来几年得到更广泛的应用。
据悉,Google的“Willow”量子芯片在不到五分钟内完成了一项专门用于测试其计算能力的数学问题,而传统超级计算机需要10万亿年(10 septillion years)才能完成相同任务。这一成就标志着量子计算的巨大潜力,并可能彻底改变多个行业。
南加州大学(USC)的科学家对这一突破表示关注,并强调量子计算未来的发展方向。
“我研究的一个重点是‘量子算法加速’,即量子计算机在解决特定问题时,相较于最强大的传统计算机展现出持续增长的计算优势,”USC维特比工程学院(Viterbi School of Engineering)电气与计算机工程、化学、物理与天文学教授Daniel Lidar表示。
“误差校正对于量子计算机的实际应用至关重要。由于量子系统与外部环境相互作用,容易丢失其微妙的量子特性,因此误差问题是当前量子计算所面临的最大挑战。谷歌最新的实验结果表明,随着‘逻辑量子比特’的增大,误差校正的效果得到了提升,这与理论预测相吻合。”
USC维特比工程学院信息科学研究所(Information Sciences Institute)量子研究计划的负责人、助理研究教授Federico Spedalieri补充道:“目前的量子计算机仍然受限于高误差率和噪声问题。如果无法解决这些问题,量子计算的发展将受到阻碍。然而,Google的Willow芯片表明,我们可以通过工程手段来控制噪声,释放量子计算的革命性计算能力。”
USC多恩西夫文理学院(Dornsife College of Letters, Arts and Sciences)物理与天文学、电气与计算机工程助理教授Eli Levinson-Falk解释了量子计算的核心原理:“与传统计算机不同,量子计算机利用量子位(qubit)进行计算,而量子位可以同时处于多个状态,这一特性使其计算能力呈指数级增长。”
他进一步指出:“Google的Willow芯片成功扩展了更多的量子比特,并保证每个比特的高效运行。他们解决了一系列工程难题,使得大型处理器能够运行误差校正算法,并且随着比特数量的增加,设备的整体性能得到了提升。这表明,只要能继续扩展处理器规模,同时保持量子比特的质量,量子计算机的性能就会持续改善。”
在应用方面,USC多恩西夫文理学院物理、天文学及定量与计算生物学教授Rosa Di Felice表示,目前的量子计算技术仍存在较多误差,难以在计算生物学领域实现日常应用。
“然而,量子计算在某些领域有巨大潜力。例如,生物分子和细胞内化学反应的能量特性计算目前几乎无法完成,而这一问题本质上是一个量子力学问题,因此自然适合通过误差校正后的量子计算算法解决。”
此外,USC维特比工程学院电气与计算机工程、物理与天文学助理教授Quntao Zhuang指出,量子计算在基础物理研究中也可能发挥关键作用。
“暗物质是当今宇宙学中最大谜团之一。要揭示暗物质的确切性质,需要更强大的量子计算能力,以帮助解决量子感测领域中的量子接收器设计问题。”他说,“我的研究重点是轴子暗物质(axion dark matter),即理论上认为一种称为‘轴子’的假想粒子可能是宇宙中暗物质的主要成分。”
随着谷歌“Willow”芯片的突破,量子计算的发展迎来了新的契机。专家们一致认为,未来的关键挑战是如何进一步优化误差校正,提高量子比特的稳定性,并探索其在不同领域的应用潜力。USC的科学家们将继续关注这一技术的发展,并就其未来趋势提供深入见解。