Google 最新量子晶片執行新量子算法，速度比超級電腦快 1.3 萬倍

Google 成功於 2024 年末發表的最新量子晶片「Willow」，執行名為「量子回聲（Quantum Echoes）」的新量子演算法，運行速度比目前最快的超級電腦還要高約 13,000 倍，更重要的是首次在實際硬體實現「可驗證」量子優勢，即計算結果可被其他電腦驗證正確性。

這次突破可能是將量子運算從純粹理論研究推向實用階段，解決現實問題關鍵一大步。

幾年前，Google 在硬體上實現量子霸權執行經典電腦無法模擬的操作，曾引起一陣轟動，但數學家後來開發出幫助經典電腦迎頭趕上的方法，量子霸權領域不再那麼受關注，而是更關注另外 2 個量子發展衡量標準：量子實用性、量子優越性，前者為量子電腦可執行有意義的強力運算，後者為量子系統在解決實務方面全面超越傳統電腦。

現在 Google 與大量合作者發表新學術論文，在高性能量子晶片 Willow 展示新量子演算法「量子回聲（Quantum Echoes）」，與當前算法相比明顯具備量子優勢，且能實際投入運算任務，比如測量分子結構助新藥物發現，識別新型材料等。

Google 解釋 Quantum Echoes 算法分為 3 個階段，首先對 Willow GPU 量子位元糾纏陣列執行一系列量子操作，如模擬分子行為，接著對其中一個量子位元施加干擾改變系統狀態，這種結果產生奇特「蝴蝶效應」，即一道小小擾動能影響整個系統，最後反向執行同樣操作。

該演算法重要之處在於具備「可驗證性」，能透過其他量子電腦或實驗進行驗證，代表它真正進入「量子優勢」，有望投入實際應用。計算表明，Quantum Echoes 算法在 Willow 量子晶片的運行速度比超級電腦 Frontier 快13,000 倍，原需 Frontier 運算 150 年的任務，在 Willow 上只需幾天。

Google 樂觀認為，5 年內我們將看到僅量子電腦能實現的實際應用。

新論文發表在《自然》（Nature）期刊。

• Google says it has developed landmark quantum computing algorithm
• Google has a useful quantum algorithm that outperforms a supercomputer
• Quantum ‘echoes’ reveal the potential of Google’s quantum computer
• Google’s breakthrough ‘Quantum Echoes’ algorithm pushes us closer to useful quantum computing — running 13,000 times faster than on a supercomputer

（首圖來源：Google）