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Google公開其在量子運算技術的重大突破，發表最新的量子晶片Willow，該晶片的重點在於首度達成低於臨界值的量子錯誤校正能力，隨著量子位元數量增加而指數降低錯誤率。該項技術增加了量子運算技術的實用性，Willow晶片在運算效能基礎測試中壓倒性地超越古典電腦。

量子運算技術發展以來，面臨的主要挑戰之一是如何有效降低錯誤率，由於量子位元易受環境影響而導致計算過程的資訊流失，因此錯誤校正技術被視為實用量子運算的突破重點。但是隨著量子位元數量的增加，錯誤率往往以指數成長，因此如果沒有有效的錯誤校正機制，錯誤便會逐漸累積，使得系統失去量子疊加和量子糾纏等量子特性，也就無法進行量子運算，退化為普通的古典電腦，僅能處理傳統的資料運算。

而Google推出的量子晶片Willow，首次實現低於臨界值的量子錯誤校正能力，使得量子系統更穩定且可擴展。所謂的量子錯誤校正臨界值，是指量子錯誤校正碼能夠穩定運作的最大容錯率。量子錯誤校正碼的目的是透過額外的量子位元結構，在不破壞量子態本身進行檢測並且校正錯誤。總而言之，Google在量子錯誤校正技術的突破，證明了量子錯誤校正的可行性，同時也替大規模量子運算的實現，提供明確的技術路徑。

Google在其最新的研究論文公開Willow的技術細節，並揭露了實驗結果。研究團隊測試不同大小的量子位元陣列，包括3x3、5x5和7x7編碼量子位元網格，在每次擴展陣列規模後，透過先進的量子錯誤校正技術，Willow便能夠將錯誤率減半，而且量子位元陣列相較單個量子位元擁有更長的壽命，展現了超越古典運算系統的能力。Google認為，這項突破是建構穩定、可擴展量子邏輯位元的有力技術證明，表示Google有能力製造實用的超大型量子電腦。

除了錯誤校正領域，Willow晶片在運算能力也達到新的高度，在隨機電路採樣（RCS）基準測試中，Willow在不到5分鐘就完成一項複雜運算，而該運算使用目前最快的超級電腦，將需要10^25（Septillion）年才能完成，展現了量子運算在處理複雜運算問題的潛力。

Google Willow晶片發表是量子運算領域的技術突破，也替未來量子商業應用開啟了更多可能性。Google的目標是提升量子運算系統的實用性，並開發超越古典運算能力的演算法，將量子運算推進到可以解決現實問題的階段。

新聞來源:iThome

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