谷歌的Willow芯片使量子计算更接近实际应用，在标准基准测试和减少错误方面表现出色。

谷歌最新的105量子比特“Willow”量子芯片的计算能力惊人，计算速度超过了世界上最复杂的超级计算机。此外，先进的芯片展示了管理量子噪声的卓越能力，随着系统的扩展，大大降低了错误率。这一重要进展提高了量子计算的保真度，并使其能够以前所未有的精度解决更大、更复杂的问题。

量子芯片Willow是解决量子计算固有挑战之一——错误率问题的一大飞跃。随着量子系统的扩展，量子位的数量增加，通常会增加错误的概率，这可能会破坏计算的准确性。

量子计算机本质上是“嘈杂的”，这意味着如果没有先进的纠错技术，每1000个量子比特（量子计算机的基本构建块）中会有一个错误。

这种错误极大地限制了量子比特在叠加状态下的停留时间，这对并行处理计算至关重要。

然而，Willow已经证明了通过添加更多量子位来指数级降低错误率的能力。这一突破是通过先进的量子纠错技术实现的，该技术允许系统处理更大的量子比特阵列，从3×3网格到5×5网格，最后是7×7网格，同时随着规模的增加，错误率不断减半。

相比之下，在传统计算中，每十亿个比特中就有一个失败。这一成就克服了自1995年Peter Shor提出量子纠错概念以来一直存在的障碍，并使量子计算机在扩展时不易出错。

Willow在随机电路采样（RCS）基准测试中的表现极大地突显了其功效，RCS是量子计算能力的关键测试。这个基准是量子处理器最具挑战性的基准之一，也是确定量子系统是否能在特定任务上超越经典计算机的试金石。

在最近的一次演示中，Willow在不到五分钟的时间内完成了一项计算，根据保守估计，这将需要当今最先进的经典超级计算机之一Frontier大约10亿年的时间来解决。

这个时间——1000000000000000000000000000年——远远超过了目前估计的宇宙年龄，突显了量子计算的运行速度。

谷歌量子人工智能的创始人兼负责人Hartmut Neven对这一成就进行了反思，他说：“这证实了量子计算发生在许多平行宇宙中的观点，这与我们生活在多元宇宙中的想法是一致的，这是David Deutsch首先做出的预测。”

此外，谷歌使用RCS来跟踪从一代芯片到下一代芯片的进展，包括2019年和2024年的Sycamore结果等先前的评估，表明与传统计算能力的显著和加速背离。

谷歌的先进量子芯片Willow是在圣巴巴拉一家最先进的制造工厂制造的，工厂是全球少数几个专门为应对量子芯片生产的独特挑战而从头开始建造的设施之一。

Willow的工程是一项全面的努力，涉及各种量子组件的精确集成。单量子比特门和双量子比特门、量子比特重置和读出等关键元素无缝结合，以确保最佳性能。

在追求量子优势的过程中，谷歌强调质量而非数量。Willow拥有105个量子位，但每个量子位的质量使其与众不同，这在量子纠错和随机电路采样等严格基准测试中的性能中显而易见。

值得注意的是，Willow显著提高了T1时间，测量了量子比特保持激发的时间，这是一种关键的量子计算资源。实现接近100微秒的T1时间比前几代产品大约提高了五倍，突显了量子比特稳定性和寿命的显著进步。

谷歌和量子计算社区面临的挑战正从展示理论能力转变为使用有形的现实世界应用程序进行计算。Willow旨在实现第一个解决实际问题的“有用的、超越经典的”计算。

虽然RCS基准测试和量子系统模拟已经证明了量子计算的潜力，但它们尚未产生直接转化为商业应用的结果。谷歌的目标是将这两条线合并，实现具有科学意义的模拟，并开发能够解决目前经典计算机无法解决的商业相关复杂问题的算法。