谷歌量子人工智能（Google Quantum AI）最新处理器 Willow 在一项基准计算中用时不到 5 分钟，而同一任务被估计会让全球最快经典超级计算机之一 Frontier 耗时 10 亿亿亿年——也就是 10 的 25 次方年。这个数字大到让宇宙的年龄（约 140 亿年）看起来都像是一个舍入误差。
这颗 105 量子比特的超导芯片，代表了量子纠错这个最棘手瓶颈上的真正突破。不过，谷歌 CEO 桑达尔·皮查伊（Sundar Pichai）在 2025 年 2 月给热情“泼了一盆冷水”：具备实际应用价值的量子计算机仍需 5 到 10 年才能实现。
这项基准测试名为随机电路采样（Random Circuit Sampling），专门用来检验量子处理器对经典计算机的优势。谷歌于 2024 年 12 月 9 日宣布了 Willow 的结果，同期在《自然》（Nature）期刊上发表了同行评审论文。
Willow 打破了此前“越大越糟”的魔咒。通过将“代码距离”从 5 增加到 7（即用于保护每个逻辑量子比特的物理量子比特数量），谷歌团队将逻辑错误率降低了约 2.14 倍。这是首次有人在距离 5 和距离 7 两个尺度上，都成功将性能维持表面码阈值（surface code threshold）以下。
更值得关注的是，Willow 的距离 7 逻辑存储器的寿命是其最佳单个物理量子比特的 2.4 倍。
这并非谷歌的首个量子里程碑。2019 年，其 53 量子比特的 Sycamore 处理器首次演示了“量子霸权”，完成了一项经典超级计算机需要数千年才能算完的计算。
相比之下，Willow 让 Sycamore 的成就显得“小儿科”。即便是按照谷歌所说的保守假设，量子与经典计算之间的性能差距也从数千年扩大到了 10 亿亿亿年。领导这两次工作的都是谷歌量子人工智能创始人兼负责人哈特穆特·内文（Hartmut Neven）。
皮查伊 2025 年 2 月的表态，将量子计算的轨迹放在更长的时间线里审视，并将其与人工智能的长达数十年的孕育期相对比。在深度学习于 2010 年代初迎来爆发之前，AI 研究已经默默进行了几十年。皮查伊认为，量子计算正处于类似的拐点。
对于密码学世界而言，这些进展值得密切关注。现代加密依赖经典计算机无法高效解决的数学问题。一台足够强大、经过纠错的量子计算机理论上可以破解 RSA 和椭圆曲线加密等广泛使用的加密方案。Willow 还不是那台机器，但它证明了纠错问题正在被工程化地攻破。
后量子密码学标准已经在路上。美国国家标准与技术研究院（NIST）多年来一直在研发抗量子算法，其中多项已在 2024 年最终确定。
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