谷歌量子計算領(lǐng)域再傳突破性進展。近日，該公司聯(lián)合美國加州大學伯克利分校團隊在《自然》雜志發(fā)表封面研究，首次實現(xiàn)量子計算機運行可驗證算法并超越經(jīng)典超級計算機性能。實驗數(shù)據(jù)顯示，其開發(fā)的量子回聲算法在Willow量子芯片上的運行速度較全球最快超級計算機提升13000倍，標志著量子計算從理論驗證邁向?qū)嵱没瘧?yīng)用的重要轉(zhuǎn)折。

研究核心在于量子回聲技術(shù)的突破性應(yīng)用。該技術(shù)通過向量子比特發(fā)送特定信號，經(jīng)擾動后逆轉(zhuǎn)信號演化過程，捕捉返回的"量子回聲"。這種測量方式借助量子波疊加的相長干涉效應(yīng)，使測量靈敏度達到前所未有的水平。實驗中，研究人員觀察到泡利弦之間的建設(shè)性干涉現(xiàn)象，這種量子關(guān)聯(lián)特性在傳統(tǒng)計算模型中完全無法實現(xiàn)。

在分子結(jié)構(gòu)解析領(lǐng)域，這項技術(shù)展現(xiàn)出革命性潛力。研究團隊對包含15個原子和28個原子的兩種分子進行建模，發(fā)現(xiàn)量子計算結(jié)果與傳統(tǒng)核磁共振技術(shù)一致的同時，還能捕捉到經(jīng)典方法無法觀測的化學信息。這種增強型核磁共振技術(shù)有望革新藥物研發(fā)流程，通過精確模擬藥物分子與靶點的結(jié)合方式，加速新藥開發(fā)進程。在材料科學領(lǐng)域，該技術(shù)可精確表征聚合物和電池組件的分子結(jié)構(gòu)，為新能源材料研發(fā)提供關(guān)鍵工具。

技術(shù)突破的基礎(chǔ)源自谷歌量子硬件的持續(xù)進化。2024年，Willow量子芯片通過誤差抑制技術(shù)解決了困擾學界三十年的量子退相干難題，為穩(wěn)定運行復雜算法奠定基礎(chǔ)。此次驗證的亂序時間相關(guān)器（OTOC）算法，通過測量量子系統(tǒng)的時間反演特性，成功構(gòu)建出經(jīng)典計算機難以模擬的量子動力學模型。研究顯示，OTOC算法對量子關(guān)聯(lián)的敏感性使其成為驗證量子優(yōu)勢的理想工具。

盡管取得重大進展，完全容錯的量子計算機仍面臨挑戰(zhàn)。當前系統(tǒng)僅包含數(shù)十個量子比特，而實現(xiàn)科學突破級應(yīng)用需要數(shù)十萬量子比特的集成。谷歌工程副總裁哈特穆特·內(nèi)文透露，距離量子計算機的實際工業(yè)應(yīng)用可能還需五年時間。目前團隊正著力攻克長壽命邏輯量子比特技術(shù)，這將是構(gòu)建大規(guī)模量子計算系統(tǒng)的關(guān)鍵里程碑。

這項成果建立在谷歌量子研究的長期積累之上。2019年，該公司首次證明量子計算機可解決經(jīng)典計算機需數(shù)千年完成的計算任務(wù)；2024年通過誤差抑制技術(shù)實現(xiàn)量子計算穩(wěn)定性的質(zhì)的飛躍。此次量子回聲算法的驗證，不僅鞏固了谷歌在量子計算領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，更為化學、材料科學和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域開辟了全新的研究范式。