Google成功于2024年末发布的最新量子芯片“Willow”，执行名为“量子回声（Quantum Echoes）”的新量子算法，运行速度比目前最快的超级计算机还要高约13,000倍，更重要的是首次在实际硬件实现“可验证”量子优势，即计算结果可被其他计算机验证正确性。

这次突破可能是将量子运算从纯粹理论研究推向实用阶段，解决现实问题关键一大步。

几年前，Google在硬件上实现量子霸权执行经典计算机无法模拟的操作，曾引起一阵轰动，但数学家后来开发出帮助经典计算机迎头赶上的方法，量子霸权领域不再那么受关注，而是更关注另外2个量子发展衡量标准：量子实用性、量子优越性，前者为量子计算机可执行有意义的强力运算，后者为量子系统在解决实务方面全面超越传统计算机。

现在Google与大量合作者发布新学术论文，在高性能量子芯片Willow展示新量子算法“量子回声（Quantum Echoes）”，与当前算法相比明显具备量子优势，且能实际投入运算任务，比如测量分子结构助新药物发现，识别新型材料等。

Google解释Quantum Echoes算法分为3个阶段，首先对Willow GPU量子位元纠缠数组执行一系列量子操作，如模拟分子行为，接着对其中一个量子位元施加干扰改变系统状态，这种结果产生奇特“蝴蝶效应”，即一道小小扰动能影响整个系统，最后反向执行同样操作。

该算法重要之处在于具备“可验证性”，能通过其他量子计算机或实验进行验证，代表它真正进入“量子优势”，有望投入实际应用。计算表明，Quantum Echoes算法在Willow量子芯片的运行速度比超级计算机Frontier快13,000倍，原需Frontier运算150年的任务，在Willow上只需几天。

Google乐观认为，5年内我们将看到仅量子计算功能实现的实际应用。

新论文发表在《自然》（Nature）期刊。

（首图来源：Google）