1970年北京電子管廠的老師傅們，絕對(duì)想不到他們手工焊接的晶體管，會(huì)在五十年后孕育出能撕裂時(shí)空的量子怪獸。2024年寒冬，谷歌扔出的這顆代號(hào)Willow的量子芯片，就像《三體》里的智子般鎖死了經(jīng)典計(jì)算機(jī)的咽喉——它在5分鐘內(nèi)完成的計(jì)算，竟需要當(dāng)今最強(qiáng)超算Frontier耗費(fèi)10的25次方年，這個(gè)數(shù)字大到宇宙都裝不下！
咱們得從量子世界的底層密碼說(shuō)起。經(jīng)典計(jì)算機(jī)的比特就像胡同口的老張，要么在家（0）要么出門（1），可量子比特卻是會(huì)分身術(shù)的孫悟空，能同時(shí)在家看孩子、出門買菜、胡同口下棋。這種量子疊加態(tài)用狄拉克符號(hào)表示就是：|ψ?=α|0?+β|1?，其中α2+β2=1。但孫大圣的分身最怕唐僧念咒——環(huán)境擾動(dòng)就是量子比特的緊箍咒，稍微打個(gè)噴嚏就會(huì)讓疊加態(tài)崩塌。
谷歌這次祭出的Willow芯片，硬是在4平方厘米的硅片上塞進(jìn)105個(gè)量子比特，更關(guān)鍵的是打破了困擾學(xué)界30年的糾錯(cuò)魔咒。他們玩的表面碼（SurfaceCode）就像量子世界的長(zhǎng)城：當(dāng)量子比特排成3×3方陣時(shí)，錯(cuò)誤率ε=0.028；擴(kuò)大到5×5方陣，ε驟降到0.013；7×7方陣更降到0.006，完美符合公式ε_(tái)L≈ε/(d+1)/2，其中d是糾錯(cuò)距離。這種指數(shù)級(jí)降錯(cuò)的本事，相當(dāng)于給每個(gè)量子比特配了御林軍。
還記得2019年谷歌量子霸權(quán)鬧劇嗎？當(dāng)時(shí)那個(gè)53量子比特的懸鈴木芯片，
就像剛學(xué)會(huì)走路的嬰兒。而今天的Willow，已是能扛著九齒釘耙大鬧天宮的齊天大圣。它用的隨機(jī)電路采樣（RCS）基準(zhǔn)測(cè)試，本質(zhì)上是在量子迷宮里同時(shí)派出10^30個(gè)分身探路——經(jīng)典計(jì)算機(jī)只能派個(gè)蝸牛慢慢爬。
這場(chǎng)量子革命背后，站著位中國(guó)科學(xué)家的幽靈。潘建偉院士團(tuán)隊(duì)2022年在《自然》發(fā)表的量子糾錯(cuò)成果，早就預(yù)言了表面碼的突破路徑。谷歌量子AI掌門人哈特穆特·內(nèi)文私下承認(rèn)，合肥的量子實(shí)驗(yàn)室讓他們「每晚多喝了兩杯威士忌」。如今Willow芯片里流淌的，何嘗沒(méi)有中科大量子糾纏光源的技術(shù)基因？
最絕的是谷歌量子硬件總監(jiān)朱利安·凱利的五年預(yù)言：2029年前量子計(jì)算機(jī)將解密暗物質(zhì)、設(shè)計(jì)室溫超導(dǎo)材料。這讓我想起錢學(xué)森之問(wèn)——為什么我們的學(xué)校培養(yǎng)不出頂尖人才？當(dāng)美國(guó)人在量子賽道狂飆時(shí)，合肥量子信息實(shí)驗(yàn)室的燈光同樣徹夜長(zhǎng)明。
歷史總是驚人相似。1946年ENIAC誕生時(shí)，誰(shuí)能想到70年后手機(jī)會(huì)比它強(qiáng)萬(wàn)億倍？今天Willow的105個(gè)量子比特，或許就是新時(shí)代的ENIAC。但別忘了，九章量子計(jì)算機(jī)76光子突破、祖沖之號(hào)62量子比特成果，正昭示著東方量子的覺(jué)醒。這場(chǎng)跨越維度的較量，注定要寫進(jìn)人類文明的星河史冊(cè)。
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