每經(jīng)編輯｜畢陸名

今天（22日）凌晨1點，谷歌AI發(fā)布了一種全新的模擬-數(shù)字混合量子模擬方法，可在保持速度的同時增強可控制性，顛覆了傳統(tǒng)量子計算的模擬方法。在研究量子熱化和臨界現(xiàn)象方面實現(xiàn)了重大突破。

傳統(tǒng)的量子模擬主要面臨兩大難題：靈活性差，純數(shù)字的量子模擬效率非常慢，經(jīng)常會受到噪聲的干擾；速度快卻無法控制，速度上來了卻無法精準控制所有粒子的相互作用。例如，想模擬一半粒子高溫、一半粒子低溫的場景，就很難精準設置這種空間分布，只能從簡單的初始狀態(tài)開始。

而谷歌的混合模擬方法吸取了這兩種方法的優(yōu)點，在保證模擬速度的前提下，還增強了可控性。并且根據(jù)交叉熵基準測試數(shù)據(jù)顯示，谷歌的新方法已經(jīng)超過傳統(tǒng)模擬。

混合量子模擬器的核心在于將模擬和數(shù)字技術(shù)相結(jié)合。模擬部分利用量子比特之間的自然相互作用來高效地模擬量子系統(tǒng)的動力學過程。這種模擬演化能夠自然地反映量子系統(tǒng)的物理行為，尤其是在處理大規(guī)模量子系統(tǒng)時具有顯著優(yōu)勢。

但模擬演化在初始態(tài)制備和精確控制方面存在一定的局限性。為了解決這一問題，谷歌引入了數(shù)字量子門操作。數(shù)字部分提供了靈活的初始態(tài)制備和精確的能量控制能力，使得研究者能夠在模擬演化之前對量子態(tài)進行精確的調(diào)整。

為了實現(xiàn)高保真的模擬演化，谷歌開發(fā)了一種新的可擴展校準方案，通過單光子光譜學和交換光譜學精確測量量子比特之間的耦合強度和頻率。

混合量子模擬的另外一個重要優(yōu)勢在于，能夠靈活地制備各種量子態(tài)。通過數(shù)字量子門操作，谷歌能夠制備出具有特定相位和能量分布的量子態(tài)，例如，二聚體態(tài)和貝爾態(tài)。這些量子態(tài)的制備為研究量子系統(tǒng)的動力學行為提供了多樣化的初始條件。

量子計算作為下一代信息處理技術(shù)的重要方向，正受到各國高度重視。量子芯片是量子計算機的數(shù)據(jù)處理器，是實現(xiàn)量子計算的核心。近年來，基于不同物理原理的量子芯片不斷涌現(xiàn)。

美國國際商用機器公司（IBM）、Google等企業(yè)將超導量子芯片作為主要攻關(guān)方向。2019年1月，IBM發(fā)布全球首臺完全集成的通用量子計算機——“IBMQSystemOne”，其芯片包含20個超導量子比特。同年，Google借助包含53個超導量子比特的“懸鈴木”（Sycamore）量子芯片，率先演示量子霸權(quán)。最近大火的Willow也是超導量子芯片。

2021年，加拿大量子計算企業(yè)Xanadu推出8個比特的X8光量子芯片，拉開了光量子計算商業(yè)化的序幕。2022年6月，Xanadu使用可編程光量子芯片Borealis，展示了量子計算優(yōu)越性。

2015年，專注于研制離子阱量子計算機的IonQ公司創(chuàng)立。2020年，IonQ發(fā)布了一個包含11個量子比特的量子芯片，宣稱其實現(xiàn)了比Google更高的量子優(yōu)越性。IonQ之后又相繼發(fā)布包含20個量子比特、32個量子比特的芯片。在IonQ之后，美國霍尼韋爾子公司Quantinuum等也加入了研制離子阱量子芯片的行列。

2024年12月上旬，谷歌公司推出其最新量子芯片“威洛”（Willow），引發(fā)全球輿論的高度關(guān)注。這或許代表了通往量子計算的某條路徑有所突破，但最終哪把“鑰匙”能真正打開量子計算的“大門”仍未可知。

截至周一收盤，谷歌A（GOOGL）下跌2.31%，報收147.67美元，總市值1.80萬億美元。

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