據紐約媒體Futurism報導，谷歌（Google）於2024年12月初發布一款名為Willow的新型量子電腦（Quantum Computer）晶片，並聲稱其性能在特定基準測試中，超越了全球任何超級電腦。
「Willow在此基準上的表現令人嘆為觀止。」谷歌量子人工智慧創始人哈特穆特‧尼文（Hartmut Neven）在宣布這款晶片的文章中表示，「它在不到5分鐘內完成了一項計算，而目前最快的超級電腦之一需要1,025年或10億年才能完成同樣的任務。」
「這個驚人的計算數字遠超過物理學中已知的時間尺度，甚至遠遠超過宇宙的年齡。」尼文說，「這使得量子計算可能在許多平行宇宙中並行運作的理論變得可信，與物理學家戴維‧多伊奇（David Deutsch）首次提出的多元宇宙理論不謀而合。」
英國物理學家、量子計算領域的開創者多伊奇，在其1997年出版的著作《現實的構造》（The Fabric of Reality）中，首次提出了多元宇宙假說。他認為，量子電腦的計算可以在多個宇宙中同時進行。
Willow的應用價值遭質疑
換句話說，谷歌認為Willow的計算速度之快，或許可以依賴於平行宇宙的協同工作。然而，這種誇張的說法自然引發了網路上的廣泛質疑。
首先，Willow被用於解決的計算任務本身，對實際應用並無意義。「所討論的計算任務是生成隨機分布。」德國物理學家兼科學傳播者薩賓‧霍森費爾德（Sabine Hossenfelder）在回應谷歌聲明的推文中指出，「這項計算的結果沒有任何實際用途。」她補充：「谷歌選擇這一任務，是因為它已被證明在傳統電腦上運算的難度極高（主要由於大量使用量子糾纏），這讓他們可以宣稱傳統電腦需要數億年的時間才能完成此任務。」
Willow晶片包含100個量子位元，大約是谷歌先前Sycamore晶片數量的兩倍。與傳統電腦依賴二進位系統的「0」和「1」不同，量子電腦依賴量子位元，其狀態可以是「開」、「關」或令人費解的「兩者兼有」，這得益於量子糾纏現象。這種現象允許粒子在相隔很遠的情況下仍然可以影響彼此的狀態。
若是將半導體比喻為一種樂器，量子電腦就像是交響樂團，其一次運算可以處理多種不同狀況，所以一部40位元的量子電腦，就能在更短時間解開1,024位元電腦花費幾十年才能解決的問題。
重複的歷史
霍森費爾德指出，Willow的計算任務與谷歌在2019年利用約50量子位元晶片完成Sycamore的任務如出一轍。當時谷歌聲稱實現了「量子霸權」，即量子電腦完成了傳統電腦無法完成的任務，無論這些任務是否實際有用。
這一聲明引發了爭議，尤其是面臨量子計算競爭對手IBM的激烈批評。IBM研究人員認為，谷歌解決的問題在經典電腦上其實可以在2.5天之內完成，並且準確度更高。
減少錯誤率
讓Willow顯得更加重要的是其解決量子運算最持久的挑戰之一：錯誤率，也就是在擴展量子位元時能夠減少錯誤的能力，該領域稱之為「低於閾值」（below threshold），這是自1995年以來一直未能解決的挑戰。
近30年來量子運算的基本障礙之一是可靠性，所以真正的重點並非量子位元的數量，而是品質。因為隨著量子系統增加更多量子位元，往往更容易出錯。Willow的設計改變了遊戲規則，當它擴增量子位元時，會成倍地減少錯誤，亦即Willow增加了更多的量子位元，還可以使它們更可靠，這是以前任何系統無法完成的事。若要用量子電腦解決現實世界的問題，這是重要的一部分。
Willow的量子位元保留時間（稱為T1時間）也大幅提高，比以前的晶片增加約5倍，保存資訊時間能夠再延長，這是確保準確性和穩定性的關鍵因素。
未來的挑戰
從科學角度來看，Willow的性能提升令人印象深刻，但實際應用仍需要等待。霍森費爾德指出，量子計算要真正實際應用，可能需要多達100萬個量子位元。目前Willow的量子位元數量距離這一目標還有很長的路要走。此外，她認為谷歌的說法最終可能會被證明是誇大其詞，因為其他研究團隊可能會在傳統電腦上找到更加高效率的解決方案。
不過，谷歌仍然對Willow的未來充滿信心，並承諾將繼續擴大規模，使其真正具備實際廣泛應用的價值。「這是迄今為止最令人信服的可擴展邏輯量子位元原型。」尼文寫道，「它有力地證明了實用的超大規模量子電腦是可以實現的。」
