每經編輯｜畢陸名(ming)

今天（22日）凌晨1點，谷歌AI發布了一種全新的模擬-數字混合量子模擬方法，可在保持速度的同時增強可控制性，顛覆了傳統量子計算的模擬方法。在研究量子熱化和臨界現象方面實現了重大突破。

傳(chuan)統的量子(zi)模(mo)擬(ni)主要面臨兩大難題：靈活(huo)性(xing)差，純數(shu)字的量子(zi)模(mo)擬(ni)效率非常慢，經常會(hui)受到噪聲的干(gan)擾(rao)；速度快卻(que)無法控制(zhi)(zhi)，速度上來了卻(que)無法精準(zhun)控制(zhi)(zhi)所有粒子(zi)的相互作用。例如，想模(mo)擬(ni)一半粒子(zi)高溫(wen)、一半粒子(zi)低(di)溫(wen)的場景，就很難精準(zhun)設置這種空間分布，只能從(cong)簡單的初始狀態(tai)開始。

而(er)谷歌(ge)的(de)(de)混(hun)合模(mo)(mo)擬(ni)方法吸取了這兩種方法的(de)(de)優點，在保證模(mo)(mo)擬(ni)速度(du)的(de)(de)前提(ti)下，還(huan)增(zeng)強了可控性。并且根據交(jiao)叉熵基準測試(shi)數據顯示，谷歌(ge)的(de)(de)新方法已經超過傳統模(mo)(mo)擬(ni)。

混合量子模擬器的(de)(de)核(he)心在于將模擬和數字技(ji)術(shu)相(xiang)結合。模擬部分(fen)利用量子比特之間的(de)(de)自然(ran)(ran)相(xiang)互(hu)作用來高(gao)效地模擬量子系統的(de)(de)動力學過(guo)程(cheng)。這(zhe)種模擬演化能夠自然(ran)(ran)地反(fan)映(ying)量子系統的(de)(de)物(wu)理行為，尤其是(shi)在處理大規模量子系統時具有顯著優勢。

但模擬演(yan)化(hua)在初始(shi)態制(zhi)備和(he)精確控制(zhi)方面存在一(yi)(yi)定的局(ju)限性。為了(le)解決這一(yi)(yi)問題，谷歌(ge)引入了(le)數字(zi)量(liang)子門操作(zuo)。數字(zi)部分提(ti)供了(le)靈(ling)活的初始(shi)態制(zhi)備和(he)精確的能(neng)量(liang)控制(zhi)能(neng)力，使得(de)研(yan)究者(zhe)能(neng)夠在模擬演(yan)化(hua)之前對量(liang)子態進行精確的調整。

為了(le)實現高保真的(de)(de)模擬演化，谷(gu)歌開發了(le)一種新的(de)(de)可擴展校準方(fang)案(an)，通過單(dan)光(guang)子(zi)光(guang)譜(pu)學和交換光(guang)譜(pu)學精確測量(liang)量(liang)子(zi)比特之間的(de)(de)耦合(he)強度(du)和頻率。

混(hun)合量(liang)子(zi)(zi)(zi)模擬的(de)另外一(yi)個重(zhong)要優勢在于，能夠(gou)靈(ling)活(huo)地制(zhi)備(bei)各種量(liang)子(zi)(zi)(zi)態。通過數字量(liang)子(zi)(zi)(zi)門操作，谷(gu)歌能夠(gou)制(zhi)備(bei)出具有特定(ding)相位和(he)能量(liang)分布的(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)態，例如，二聚體態和(he)貝(bei)爾態。這些量(liang)子(zi)(zi)(zi)態的(de)制(zhi)備(bei)為(wei)研究量(liang)子(zi)(zi)(zi)系(xi)統的(de)動力學行為(wei)提供了多樣(yang)化的(de)初始條件。

量子(zi)(zi)計算作(zuo)為(wei)下一代信息處理技術的重要方向，正受到各國(guo)高度重視。量子(zi)(zi)芯片是量子(zi)(zi)計算機(ji)的數(shu)據處理器，是實現(xian)量子(zi)(zi)計算的核心(xin)。近年來(lai)，基于不(bu)同(tong)物理原(yuan)理的量子(zi)(zi)芯片不(bu)斷涌現(xian)。

美國(guo)國(guo)際商用機器公司（IBM）、Google等企業將超(chao)(chao)導量(liang)子(zi)芯(xin)片(pian)(pian)作為主要攻關方向。2019年1月，IBM發布全球(qiu)首(shou)臺(tai)完全集(ji)成的通(tong)用量(liang)子(zi)計(ji)算機——“IBMQSystemOne”，其(qi)芯(xin)片(pian)(pian)包含20個(ge)超(chao)(chao)導量(liang)子(zi)比特。同年，Google借助包含53個(ge)超(chao)(chao)導量(liang)子(zi)比特的“懸鈴木”（Sycamore）量(liang)子(zi)芯(xin)片(pian)(pian)，率先演示(shi)量(liang)子(zi)霸(ba)權。最近大火的Willow也是超(chao)(chao)導量(liang)子(zi)芯(xin)片(pian)(pian)。

2021年，加拿大量(liang)子計算(suan)企業(ye)Xanadu推出8個比特(te)的X8光(guang)量(liang)子芯片，拉開了光(guang)量(liang)子計算(suan)商業(ye)化的序幕(mu)。2022年6月，Xanadu使用可編程光(guang)量(liang)子芯片Borealis，展示了量(liang)子計算(suan)優越(yue)性。

2015年，專注于研制離(li)子(zi)阱量(liang)子(zi)計算機的(de)(de)IonQ公司(si)創立。2020年，IonQ發(fa)布了(le)一(yi)個(ge)包含(han)11個(ge)量(liang)子(zi)比特(te)的(de)(de)量(liang)子(zi)芯片(pian)，宣稱其實現了(le)比Google更高(gao)的(de)(de)量(liang)子(zi)優越性(xing)。IonQ之(zhi)后(hou)又相繼發(fa)布包含(han)20個(ge)量(liang)子(zi)比特(te)、32個(ge)量(liang)子(zi)比特(te)的(de)(de)芯片(pian)。在IonQ之(zhi)后(hou)，美國霍(huo)尼韋爾子(zi)公司(si)Quantinuum等也加入了(le)研制離(li)子(zi)阱量(liang)子(zi)芯片(pian)的(de)(de)行列。

2024年12月上旬，谷歌公司推出其最新量(liang)(liang)子芯片“威洛”（Willow），引發全球輿論的高度關(guan)注。這或(huo)許代表了通往量(liang)(liang)子計算(suan)的某條路徑有所突破(po)，但最終(zhong)哪把“鑰(yao)匙”能真正(zheng)打開量(liang)(liang)子計算(suan)的“大(da)門(men)”仍未可知。

截至周一(yi)收盤，谷歌A（GOOGL）下跌2.31%，報收147.67美元，總市(shi)值(zhi)1.80萬(wan)億美元。

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封面圖片來(lai)源：每日經濟新(xin)聞