一夜之间突然增加了8120亿。美国再次解决了芯片
作者：bat365在线平台官网日期：2025/12/04 浏览：
2024年12月9日，科技巨头谷歌投下“重磅炸弹”，宣布成功研发出新一代量子芯片“Willow”。此消息一出，整个科技界都震惊了。母公司Alphabet股价也一夜暴涨，市值增加约8120亿元。资本对这种实际货币的进步表达了很高的期望。许多人会想知道为什么一个芯片就能引起如此轰动。它解决什么问题？这是否意味着美国已经赢得了决定算力未来的竞赛？我国应该如何应对这样的进展？
新量子时代
这次，谷歌推出的不是传统芯片，而是全新的量子芯片。这不仅提高了速度，而且从根本上改变了计算范式。ico。我们所知道的传统计算机和电子芯片的核心逻辑是“位”，它们总是以“位”的形式存在。两个不同的状态：“开”（1）或“关”（0），所有复杂的操作最终都可以归因于开关状态的许多不同组合。
量子芯片的基本单位是“量子比特”，它基于量子力学的两个关键特性：叠加和纠缠。如果你现在有一枚硬币在桌子上旋转，那么在它停止旋转之前，你将无法确定它最终的正面或反面。这时，多与少同时“重叠”。更令人惊奇的是“交织”。一枚硬币的底线会立即影响另一枚硬币的底线，即使它们远在千里之外。这种伙伴关系不受物理距离的限制。量子位之间这种神秘的交织关系使它们能够作为一个整体协同工作。
这两个特性为大幅提高量子芯片的计算能力提供了巨大的潜力。在传统计算机中，10位只能表示10个特定值。还有处于纠缠态的 10 个量子位取决于叠加态的存在。这使我们能够同时表示 2 的十次方（即 1024）不同的数字组合，并同时对所有状态执行操作。这种并行处理能力赋予量子芯片在某些任务中传统计算机无法实现的许多优势，例如模拟分子行为、破解密码和优化复杂系统。
然而，维持量子位的叠加状态极其困难。叠加态可能会因微弱的热量或电磁噪声而改变，从而导致计算错误。更令人担忧的是，量子比特越多，出错的可能性就越大。因此，如何在计算过程中有效检测并实现“量子纠错”，成为量子芯片从实验室走向实际应用的首要问题。
取得了巨大进步错误修复
谷歌推出的Willow芯片规模为105个物理量子比特。简单来说，它同时拥有105个高精度显微计算单元。在接近绝对零的极低温度环境中，可以以我们日常生活中无法理解的方式进行协作。尽管Willow芯片的计算能力非常强大，但基准测试任务只需要不到五分钟的时间。美国斥巨资研制的另一台巨型超级计算机Frontier，需要1025年才能完成同样的计算，这比整个宇宙的演化还要长。
Willow 的另一个革命性突破是解决困扰科学家近 30 年的核心问题：量子纠错。解决由环境干扰引起的错误的传统解决方案是使用多个物理位联合编码逻辑量子位。每个物理位就像一块容易出错的“砖块”，并通过复杂的c通过一种称为“表面编码”的技术，许多“砖块”可以智能地组合起来，建造出更坚固、更稳定的“墙”。这就是所谓的“逻辑量子位”。
在 Willow 出现之前，添加砖块（物理块）通常会增加墙体出错的可能性；正常情况是会有更多的 ra。然而，在谷歌团队的第一个实验中，他们发现增加“墙”（将编码代码之间的距离从3增加到5再到7）不但没有增加错误率，反而随着规模的每增加而减少大约一半，证实了“你越正确，你就越准确”。这就像找到一种神奇的方法来“建造一堵墙”。墙越大，它就越坚固。这一突破为最终构建具有足够可靠性的大规模量子计算机奠定了重要基础。
中国前进
美国正在取得新的进展，当然还有我们国家不能落后。今年早些时候，中国科学技术大学团队正式推出基于105量子比特的新一代超导量子计算机“祖冲三号”。它的诞生向世界清楚地表明，在这场尖端科技竞争中，中国不仅缺席，而且成为一支不可忽视的力量。性能方面，祖冲3号量子位可以保持高达72微秒的相干时间（即量子态维持的时间），量子位的运算精度也不错：单位门保真度达到99.90%，双位门保真度达到99.62%。这些关键性能指标均达到国际最高水平。
在与Willow相同的基准计算任务上，祖丛三号也展现了令人印象深刻的能力，收集了数百万个样本并在短短数百秒内完成计算。它是整体计算性能比谷歌2019年推出的Sycamore处理器提升了6个数量级。在纠错能力方面，“祖丛3号”可以进行扩展码距7、9、11的表面码量子纠错，各项性能指标与Willow处于“匹配”水平。除了实验室性能方面的惊人进步之外，日本的量子计算也正在走向实际应用。例如，Origin Wukong 计算机配备了 72 位 Wukong 核心，面向全球开放。今年年初，32万人完成了100多项计算任务，服务了100多个国家的用户。目前，无论是谷歌还是中国，相关成果都还处于早期阶段。开发的量子芯片也容易受到噪声干扰。距离构建大规模、容错的量子计算机还有很长的路要走数以万计的具有自我修正能力并能够大规模商业化的物理量子比特。展望未来，前景一片光明。经过20多年的发展，我国量子技术已从跟随者走向部分领先。我国拥有国家层面的战略重点、日益完善的科技产业链、坚实的人力资源开发体系，完全有能力在这场决定未来的科技竞赛中占据重要地位。
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