【导读】谷歌宣布其量子计算技术取得重大突破，借助名为“量子回声”（Quantum Echoes）的创新算法，在自研量子芯片Willow上完成了传统超级计算机无法完成的任务，在特定任务中实现比超算快13000倍的运算速度，且该算法具备跨平台复现的能力。

量子比特因易受环境干扰而产生错误，一直是量子计算实用化的核心挑战。谷歌Willow芯片成功将量子纠错性能提升至“表面码阈值”以下，解决了近三十年来该领域的重大难题。表面码通过将多个物理量子比特编码为逻辑量子比特以降低错误率。在Willow芯片中，逻辑量子比特数量每增加一个层级，错误率便呈指数级下降：例如，码距为7时的错误率仅为码距为5时的一半，而码距为5的错误率又是码距为3的一半。这一能力为构建高精度、可扩展的实用量子计算机奠定了基础。

谷歌在Willow芯片上首次成功运行了“量子回声”算法，实现了可验证的量子优势。该算法通过测量一种称为“时序无序关联函数”（OTOC）的量子观测量，研究量子系统中信息的传播与混合机制。其原理类似于高级回声定位：研究人员向量子比特发送特定信号，扰动其中一个量子比特后精确逆转其演化过程，通过“聆听”被放大的量子“回声”——借助相长干涉实现高灵敏度测量。这一算法不仅可重复运行于谷歌量子硬件或同级平台，还能确保结果的一致性与准确性。

在性能表现方面，Willow芯片展现出卓越的计算速度。在随机电路采样基准测试中，它用不到5分钟完成了一项传统超算需“10的25次方”年才能完成的任务，远超宇宙年龄，进一步支持了量子计算与多元宇宙理论的关联。而在运行“量子回声”算法时，其速度仍达到最快超算的约13000倍。

Willow芯片在高速运行的同时兼具高精度与稳定性。其105量子比特阵列中，单量子比特门保真度达99.97%，纠缠门保真度为99.88%，读取保真度达99.5%，所有操作均以数十至数百纳秒的速度执行。这些高精度量子门为执行涉及大规模量子干涉与纠缠的复杂算法提供了可能，将量子计算能力推向了超越经典计算的新高度。

谷歌这一突破为多个科研领域开辟了新路径：在药物研发中，可精确模拟分子结构与动态，加速靶点药物设计；在材料科学中，能深入表征新型材料的分子构型，推动先进材料的开发与应用。