本文字数：3657，阅读时长大约6分钟 作者 | 第一财经 钱童心 刘佳 量子计算离现实应用更近一步。 当地时间10月22日，谷歌在《自然》杂志披露与Willow芯片相关的量子计算突破性研究成果。本月 早些时候刚获得2025年诺贝尔物理学奖的法国量子科学家米歇尔·德沃雷特（Michel Devoret）领导 的谷歌量子团队又登上了杂志封面。谷歌团队表示，谷歌量子计算机运行算法的速度达到了顶级超级 计算机在经典物理领域执行类似代码的13000倍。 2025.10. 23 共振就像一台"分子显微镜"，能够让人们看到原子的相对位置，从而帮助理解分子结构。模拟分子的 形状和动态变化是化学、生物学和材料科学的基础，相关领域的进展将为生物技术、太阳能、核聚变 等领域的发展提供支撑。 在与加州大学伯克利分校合作开展的一项原理验证实验中，谷歌在Willow芯片上运行"量子回声"算 法，对两个分子（分别包含15个原子和28个原子）进行了研究，以验证该方法的有效性。量子计算 机得出的结果与传统核磁共振技术的结果一致，且揭示了传统核磁共振通常无法获取的信息，这对该 方法的有效性是至关重要的验证。 这是历史上首次证明量子计算机可在硬 ...

量子计算技术突破 - 谷歌在《自然》杂志披露与Willow芯片相关的量子计算突破性研究成果，其量子计算机运行算法的速度达到顶级超级计算机的13000倍 [1] - 这是历史上首次证明量子计算机可在硬件上成功运行一项可验证算法，被视为推动量子计算机走向应用的里程碑 [1] - 新算法名为“量子回声”（Quantum Echoes），由新晋诺贝尔物理学奖得主米歇尔·德沃雷特领导的团队提出，计算结果可重复验证，解决了此前量子计算结果难确认的问题 [3] 算法原理与应用前景 - “量子回声”算法运作方式类似高度先进的回声，通过向量子系统发送信号并精确逆转其演化过程，利用相长干涉使测量具备极高灵敏度 [3] - 该算法展现出相对明确的应用前景，不同于此前无实用价值的“随机采样”任务 [2] - 谷歌表示该算法未来将应用于原子/粒子间相互作用探测、分子结构解析、药物研发及识别新型材料 [2][4] - 在与加州大学伯克利分校的原理验证实验中，该算法对包含15个和28个原子的分子进行研究，结果与传统核磁共振技术一致且揭示了额外信息 [4] 硬件进展与历史对比 - 去年年底谷歌发布的Willow芯片拥有105个物理量子比特，能在使用更多量子比特的情况下成倍减少错误，破解了近30年的量子纠错挑战 [5] - Willow芯片曾在5分钟内完成一项传统超级计算机需要10的25次方年才能完成的计算任务 [5] - 2019年谷歌的量子计算机在3分20秒内完成了世界第一超级计算机Summit需要计算1万年的实验 [6] 市场反应与资本投入 - 突破消息引发美国量子计算公司D-Wave和Rigetti Computing股价大幅波动，在10月23日美股盘前涨幅均超过10% [1] - 今年以来，D-Wave股价上涨近250%，Rigetti股价上涨近140% [6] - Rigetti近期宣布获得总计近600万美元的量子计算系统采购订单，买家分别为一家亚洲制造公司和一家美国人工智能初创公司 [6] - 诺和诺德母公司设立量子专项风投基金55 North，首轮募资约3亿欧元，已成为全球规模最大的量子专项风险投资基金 [7] 行业生态与全球布局 - 包括谷歌、微软、IBM等科技巨头均在研发量子计算机 [6] - 丹麦出口与投资基金与诺和诺德基金会斥资8000万欧元成立北欧量子合资企业QuNorth，用于建造商用量子计算机Magne，预计2027年初投入使用 [7] - 中国对量子技术的投资达到百亿美元规模量级，国家自然科学基金委员会2025年度项目指南最高资助经费为每项700万元 [8]

量子计算里程碑：可验证的量子优势 - 谷歌宣布其量子计算机首次成功运行可验证算法，性能超越最快经典超级计算机，速度提升13,000倍[2] - 该突破被称为"Quantum Echoes"（量子回声），是首个可验证的量子优势，标志着向实际应用迈出重要一步[2][5] - 量子可验证性意味着结果可在同等量子计算机上重复并获得相同答案，为可扩展验证奠定基础[5] Quantum Echoes算法技术原理 - 算法工作原理类似高级回声：向量子系统发送精心设计的信号，扰动量子比特后精确逆转信号演化，监听被相长干涉放大的"回声"[5] - 该算法模拟物理实验，不仅测试复杂度还测试计算精度，属于全新挑战类别[6] - 实现需硬件具备极低错误率和高速运算两个关键特性[6] 实际应用验证与前景 - 在与加州大学伯克利分校的实验中，使用量子回声算法研究15个原子和28个原子的分子结构，结果与传统核磁共振一致且揭示更多信息[8] - 量子计算增强型核磁共振有望成为药物研发有力工具，帮助确定药物与靶标结合方式[9] - 在材料科学领域可表征聚合物、电池组件等新材料的分子结构[9] Willow量子芯片性能突破 - Willow芯片实现错误率指数级降低：量子比特数量增加同时错误率降低一半，从3x3扩展到7x7量子比特网格均实现此效果[12] - 芯片在5分钟内完成计算，而最快超级计算机Frontier需要10^25年（10,000,000,000,000,000,000,000,000年）[11][15] - 这是超导量子系统实时纠错的首批例子之一，且实现"超越盈亏平衡"演示[13] 技术规格与基准测试 - Willow拥有105个量子比特，单量子比特门错误率0.035% ± 0.029%，双量子比特门错误率0.33% ± 0.18%[18] - T1时间（量子比特保持激发态时间）接近100微秒，比上一代芯片提升约5倍[18] - 随机电路采样基准测试中，Willow性能最佳，证实量子计算以双指数速度超越经典计算机[14][17] 行业发展意义 - 该进展使行业更接近能够推动医学和材料科学等领域重大发现的量子计算机[2] - 作为首个低于阈值系统，这是构建可扩展逻辑量子比特最令人信服的原型，表明实用超大型量子计算机确实可构建[13] - 系统工程成为关键，从芯片架构到制造、门开发和校准均需整体优化以最大化性能[17][18]