在谷歌67量子位Sycamore处理器上进行的实验显示，运算进入了一个新的“弱噪声阶段”，根据基准测试，在这个阶段，计算的复杂性足以超越超级计算机。
一项突破性的实验表明，量子计算机可以在非常特定的领域超过我们最快的经典计算机。
谷歌量子人工智能研究人员发现了一个“稳定的计算复杂阶段”，可以用现有的量子处理单元（QPU）实现，也被称为量子处理器。
这意味着当量子计算机进入这个特定的“弱噪声阶段”时，它们可以执行计算复杂的计算，其性能超过最快的超级计算机。这项由谷歌量子计算研究员Alexis Morvan领导的研究发表在10月9日的《自然》杂志上。
“我们专注于开发量子计算机的实际应用，这在传统计算机上是无法完成的，”谷歌量子人工智能代表在一封电子邮件中表示。“这项研究是朝着这个方向迈出的重要一步。我们的下一个挑战是展示一个具有现实影响的‘超越经典’应用程序。”
然而，他们补充说，量子计算机产生的数据仍然存在噪声，这意味着随着量子比特数量的增加，它们仍然需要进行相当密集的量子“纠错”，以使量子比特保持在“弱噪声阶段”。
嵌入在量子处理器中的量子比特依靠量子力学原理并行运行计算，而经典计算比特只能按顺序处理数据。QPU上的量子位越多，机器就会变得越强大。由于这些并行处理能力，传统计算机需要数千年才能完成的计算，可以在几秒钟内由量子计算机完成。
但量子位是“嘈杂的”，这意味着它们高度敏感，容易因干扰而失效；大约100个量子比特中有1个失败。例子包括环境干扰，如温度变化、磁场甚至来自太空的辐射。
如此高的错误率意味着，要实现“量子霸权”，你需要极其熟练的纠错技术 —— 目前还不存在 —— 或者拥有数百万量子比特的量子计算机。扩展量子计算机并不容易，目前单个机器中最多的量子比特约为1000个。
但谷歌科学家进行的新实验表明，量子计算机可以承受目前的噪音水平，并在特定计算中优于经典计算机。然而，当机器规模扩大时，可能仍然需要纠错。
科学家们使用了一种称为随机电路采样（RCS）的方法来测试超导量子比特二维网格的保真度。超导量子比特是最常见的量子比特类型之一，由悬浮在接近绝对零度的超导金属制成。科学家表示，RCS是衡量量子计算机与经典超级计算机性能的基准，也是在量子计算机上最难执行的基准。
实验表明，通过触发某些条件，工作量子比特可以在第一阶段和第二阶段之间转换，称为“弱噪声阶段”。在实验中，科学家们人为地增加噪音或减缓量子相关性的传播。在第二个“弱噪声阶段”，计算非常复杂，以至于他们得出结论，量子计算机的性能可以超过经典计算机。他们在谷歌的67量子位Sycamore芯片上展示了这一点。
谷歌量子人工智能代表表示：“这是通往现实世界应用或超越传统商业应用的旅程中的一个路标。”“这些应用程序不应该在传统计算机上复制。我们的研究结果是朝着这个方向迈出的重要一步。如果你不能在RCS基准上获胜，你就不能在其他任何方面获胜。”
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