谷歌在实用量子计算机领域迈出了决定性一步。谷歌量子人工智能（Google Quantum AI）研究团队报告了首例“可验证的量子优势”——即量子计算相对于传统超级计算机产生可量化的计算优势，且该优势能被其他系统复现。
这项突破的核心是一种名为“量子回波”（Quantum Echoes）的新算法，该算法运行于谷歌在2024年12月发布的“柳树”（Willow）量子处理器上。该系统仅用两小时便完成了量子动力学模拟，而同样的任务若由“前沿”（Frontier）超级计算机执行需耗时约3.2年。据《自然》期刊发表的报告，这实现了13,000倍的性能提升。
此次突破的跨越幅度远超以往。谷歌曾于2019年宣布实现“量子霸权”，但当时因其演示的计算任务过于理论化且难以理解而受到质疑。
本次成果则截然不同：“量子回波”的结果具有可验证性，意味着其他量子计算机能执行完全相同计算并获得一致结果。这为量子架构在真实科学任务中的优越性提供了首个可量化的证明。
该算法的原理基于无序时间关联器技术。研究人员向量子系统注入信号，刻意干扰单个量子比特后逆转该过程。返回的“回波”揭示了系统保持稳定的程度（可类比经典物理学中的声学回波现象）。
实验在谷歌的105量子比特的“柳树”处理器上运行，该处理器此前已在量子纠错领域取得进展。新演示证明谷歌硬件现已具备足够精度与稳定性以提供可复现的结果，这是构建抗误差量子计算机的关键一步。
该方法不仅理论价值显著，更具实际应用潜力。在与加州大学伯克利分校的合作中，该算法被用于分析分子结构，其结果与核磁共振测量一致，同时还提供了传统测量方法无法捕获的额外细节。
谷歌表示，“量子回波”算法有望在未来五年内为实际应用铺平道路，包括药物研发、新材料开发乃至高性能电池设计等领域。人工智能系统也将受益——量子计算机未来生成的数据或将超越经典计算机的模拟能力。
谷歌量子人工智能实验室创始人兼负责人哈特穆特·内文（Hartmut Neven）展望道：“经典计算机虽能进行近似计算，但无法精确解析分子层面的动态。而量子计算机让我们能用自然的语言驾驭这种复杂性。”
谷歌量子人工智能首席科学家、新晋诺贝尔物理学奖得主米歇尔·德沃雷特（Michel Devoret）评价该成果为又一里程碑：“若其他量子计算机执行相同计算，结果将完全一致。这是通向成熟量子计算的新台阶。”
