谷歌最新研究登上《Nature》：时隔5年，量子计算再度取得重大突破

最近，谷歌在量子计算领域再次取得重大突破，其研究成果发表于《Nature》。5年前谷歌曾宣称实现“量子霸权”，但随后受到质疑。如今，在随机电路采样（RCS）实验中，谷歌又有新进展。

谷歌使用Sycamore量子计算机运行RCS算法，本质是生成随机值序列。研究发现，当Sycamore在高噪声干扰下，其结果可被经典超算“模拟”，但当噪声降低到阈值以下，模拟变得无法实现，即使最快的经典超算预估也需 10,000年才能完成相同任务。与2019年相比，在相同保真度下，电路体积增加一倍，这意味着谷歌量子计算机能处理更复杂任务且保持准确度，是朝着量子计算机实际应用迈出的重要一步。

2019年，谷歌宣称其量子计算机可以运行RCS算法，并取得量子霸权，当时其量子计算机在仅200秒内运行了RCS算法，而经典超算被宣称需要1万年才能完成53量子比特计算机的相同任务。然而，这一说法随后受到业界质疑，IBM研究人员表示超算实际上在几天内便可完成该项任务，陆朝阳团队在2024年6月更是仅用一分钟就完成了这个结果的仿真。

量子计算自上世纪80年代被构想以来，一直备受关注。过去5年，各大厂都在攻克量子计算机的噪声问题。谷歌此次研究揭示了两种相变，它们支配着量子计算机随噪声强度和量子比特数量变化的行为。通过研究RCS，谷歌确定了量子计算机在哪些方面可能超越经典超算，即使存在噪声。

RCS基准测试对量子计算至关重要，它提出了对经典超算难以处理的任务，能全面评估量子电路体积，是衡量量子计算机性能的重要指标。谷歌还验证了RCS的保真度，其电路体积不仅翻倍，保真度也与2019年相当，朝着容错量子计算迈出重要一步。

尽管谷歌取得了进展，但量子计算机目前仍无法取代经典超算，如Sycamore无法执行普通计算机的典型操作。不过，量子计算机和经典计算机的竞争将持续激励研究人员构建更大、更高质量的量子计算机，而谷歌的此次突破为量子计算在各领域的应用奠定了基础。