摘要：谷歌的量子芯片Willow成功运行了一种名为“量子回声”（Quantum Echoes）的算法，并首次实现了“可验证的量子优势”。

2025年10月23日，谷歌CEO桑达尔·皮查伊在社交平台上发布了一条简短但分量极重的消息：

谷歌的量子芯片Willow成功运行了一种名为“量子回声”（Quantum Echoes）的算法，并首次实现了“可验证的量子优势”。

也就是说，这台量子计算机完成了一项任务，不仅比当今最快的超级计算机快了约13000倍，而且结果还能被其他实验重复验证。

这个消息乍一听有点技术味儿，但背后的意义，其实非常贴近普通人关心的问题：

我们什么时候能用上真正能解决问题的量子计算机？

它会不会改变药物研发、材料科学，甚至我们日常生活的某些方面？

要理解这件事的重要性，我们得先回到一个基本问题：

什么是量子计算？

它和我们现在用的电脑到底有什么不同？

传统计算机，无论是你的手机还是国家超算中心的庞然大物，处理信息的基本单位是“比特”——要么是0，要么是1。

所有复杂的程序、图像、视频，归根结底都是由无数个0和1组成的。

而量子计算机的基本单位是“量子比特”（qubit）。

它神奇的地方在于，可以同时处于0和1的叠加状态。

打个比方，传统比特就像一个开关，只能开或关；

而量子比特更像一个旋钮，可以在开和关之间任意旋转，甚至同时代表多个状态。

这种特性让量子计算机在处理某些特定问题时，拥有指数级的计算优势。

比如模拟一个分子内部的电子行为，传统计算机需要把每个可能的状态都算一遍，复杂度随着原子数量爆炸式增长；

而量子计算机可以天然地“模仿”这种量子行为，一步到位。

但问题也出在这里：量子态极其脆弱。

哪怕是一点点热噪声、电磁干扰，都会让量子比特“失态”，计算结果就全错了。

过去几十年，量子计算最大的瓶颈不是算得快不快，而是错得多不多。

科学家们一直在想办法“纠错”：

不是修一个错，而是构建一套机制，让系统在出错时能自动发现并修正，同时还能继续扩展规模。

谷歌这次的突破，恰恰就卡在这个关键点上。

Willow芯片是谷歌在2024年12月发布的，拥有105个物理量子比特。

听起来数量不多，毕竟传统芯片动辄上百亿晶体管。

但在量子世界，100多个能稳定协同工作的量子比特已经是非常高的水平。

更重要的是，Willow首次实现了“随着量子比特数量增加，错误率反而下降”的现象。

这听起来反直觉，但正是量子纠错理论追求的目标：

通过把多个物理量子比特“打包”成一个更稳定的“逻辑量子比特”，并用复杂的编码方式保护信息。

在Willow上，研究人员把纠错码的“码距”从3提升到7，逻辑量子比特的寿命达到了291微秒，比单个物理比特还长。

这意味着系统开始具备“自我修复”的能力，就像一辆车装上了自动避震和胎压监测，即使路面颠簸，也能稳稳前行。

而这次公布的“量子回声”算法，正是建立在这个稳定平台之上的应用尝试。

这个算法的核心，是测量一种叫“二级超时间序关联函数”（OTOC）的物理量。

听起来很拗口，但你可以把它想象成一种“量子显微镜”。

传统方法观察分子，就像用模糊的镜头拍一张快照；

而OTOC能捕捉到分子内部原子之间极其细微的动态相互作用，甚至能“读出船体上的铭牌”，正如谷歌团队打的比方。

具体来说，这项技术可以用于核磁共振（NMR）数据分析，帮助科学家更精确地推断分子结构。

在药物研发中，这意味着能更快、更准地理解一个候选药物如何与靶点蛋白结合，从而大幅缩短实验周期和成本。

最关键的是，这次的结果是“可验证的”。

过去很多量子优势实验，虽然声称比超算快，但因为任务过于抽象或结果无法交叉验证，常被质疑“只是秀肌肉”。

而这次，谷歌不仅给出了明确的加速比（13000倍），还展示了实验数据如何被重复、如何与理论预测吻合。

这标志着量子计算开始从“能不能算”转向“算得对不对、能不能用”。

当然，我们也要清醒地看到：

这离“通用量子计算机”还很远。

Willow完成的是一项高度定制化的任务，针对的是特定物理模型。

它不能用来刷短视频、不能处理Excel表格，甚至不能直接破解密码，尽管长期来看，量子计算对密码学有潜在影响。

谷歌自己也明确表示，要实现真正有商业价值的量子计算，还需要百万级的量子比特和更低的逻辑错误率，时间点可能在2030年前后。

国内的情况也不容忽视。

中国在量子计算领域同样进展迅速。

“祖冲之三号”超导量子处理器已达到105量子比特，在某些基准测试中表现优于谷歌早期的Sycamore芯片。

国盾量子等企业在量子通信和硬件集成方面也取得了实质性突破。

全球竞争正在加速，但合作与开放仍是主流。

谷歌此次论文的作者中，就包括2025年诺贝尔物理学奖得主米歇尔·德沃雷，他在宏观量子效应方面的基础研究为Willow的纠错机制提供了关键支撑。

那么，对普通人来说，这件事意味着什么？

短期来看，影响有限。

你不会明天就用上量子手机，银行系统也不会立刻被攻破。

但中长期看，量子计算可能在几个关键领域带来实实在在的改变：

首先是新药研发。

目前一款新药从实验室到上市平均需要10年、耗资20亿美元。

如果量子模拟能提前筛选出有效分子，淘汰无效路径，这个过程可能缩短一半以上。

其次是材料科学。

比如开发更高能量密度的电池、更高效的太阳能材料，或者能在常温下工作的超导体，这些都依赖对微观电子行为的精确理解，而量子计算机天生擅长这类问题。

再比如人工智能。

虽然现在AI主要靠GPU训练，但未来某些优化问题，如大规模神经网络结构搜索可能借助量子算法加速。

不过，这些应用的前提是，量子硬件必须足够稳定、软件生态必须成熟、算法必须适配实际问题。

这就像早期的蒸汽机，一开始只能抽矿井水，后来才驱动火车和轮船。

Willow现在的状态，大概相当于瓦特改良后的第一台实用蒸汽机：

效率还不高，但原理已被验证。

值得一提的是，这次突破也体现了科研的“长周期”特性。

谷歌从2019年发布53比特的Sycamore，到2024年推出Willow，再到2025年实现可验证算法，每一步都建立在前人基础上。

而德沃雷教授几十年前的基础研究，如今成了关键技术的“助攻”。

这提醒我们：

真正的技术进步，往往不是一蹴而就的“奇迹”，而是无数人默默积累的结果。

回到开头的问题：我们离实用量子计算机还有多远？

答案可能是：已经跨过了“能不能”的门槛，正在艰难地爬“好不好用”的山坡。

Willow的13000倍加速，不是终点，而是一个路标：

它告诉我们，这条路走对了，只是还需要更多时间、更多投入、更多耐心。

对于关注科技发展的普通人，不必过度兴奋，也不必嗤之以鼻。量子计算不会一夜改变世界，但它正在悄悄为未来铺路。

就像20世纪40年代的第一台电子计算机ENIAC，占地167平方米，每秒只能做5000次加法，当时没人想到它会演变成今天的智能手机。

技术的种子一旦种下，终会在合适的土壤里开花结果。

而今天，Willow芯片或许就是那颗正在发芽的种子。

来源：三郎