研究突破核心 - 谷歌量子AI团队提出名为“量子回声”的新算法，该算法能够对量子计算结果进行重复验证，解决了量子计算结果难以确认的关键问题[1] - 该研究成果已发表在顶级期刊《自然》杂志上，并获得封面推荐[1][4] 性能优势与验证 - 在处理特定计算任务时，量子计算机仅用2.1小时即可完成，而经典超级计算机Frontier需要3.2年，量子计算速度提升达13000倍[2] - 量子回声算法在探测原子和粒子的相互作用以及分子结构方面得到验证，其结果与传统核磁共振结果相符，并揭示了通常无法从核磁共振中获得的信息[5][6] 技术原理与实验 - 算法核心是“非时序关联函数”，通过模拟时间倒流将已扩散的量子信息重新聚焦，能长时间观测量子系统细节[11][12][13] - 实验使用超导量子处理器，最多用到65个量子比特，二阶OTOC信号在演化20个周期后仍保持清晰，而传统方法信号在9个周期后几乎无法测量[14] - 实验观测到“大循环干涉”现象，该现象难以被经典计算机模拟，蒙特卡洛等经典模拟方法算出的信号信噪比仅为1.1，远低于量子实验的3.9[16][19] 应用前景 - 该技术被类比为“量子镜”，有望在药物研发领域成为强大工具，助力确定潜在药物如何与其靶点结合[7] - 在材料科学领域，该技术可用于表征聚合物、电池组件乃至量子比特材料等新型材料的分子结构[7] - 算法演示了在实际问题中的应用，如通过“哈密顿量学习”精准反推量子系统的内部作用规律，误差很小[21][23] 硬件基础与未来规划 - 此次突破依赖Willow芯片的硬件优势，其在105个量子比特阵列中实现了顶尖性能：单量子比特门保真度达99.97%，纠缠门保真度达99.88%，读出保真度达99.5%[23] - 谷歌量子团队未来将聚焦研发“长寿命逻辑量子比特”，为构建更大规模、可纠错的实用量子计算机奠定基础[26]