量子電腦走入實用階段！Google「量子回聲」演算法實現全球首個可驗證量子優勢，奠基於諾貝爾得主研究成果

Google Quantum AI 團隊近日宣布，其最新開發的 「Quantum Echoes（量子回聲）」 演算法，已於新一代 Willow 量子晶片上成功運行，並達成全球首個「可驗證量子優勢（verifiable quantum advantage）」。該成果被形容為量子運算邁向實際應用的重要里程碑，演算法的運算速度比現今最快的超級電腦高出約 13,000 倍。

值得關注的是，這一突破性技術的基礎，源自 2025 年諾貝爾物理學獎得主 Michel Devoret 的研究成果。Devoret 為 Google Quantum AI 高級研究員及耶魯大學應用物理學教授，被視為「超導量子電路」領域的先驅。他的研究使得科學家能夠在超導電路中精確控制與測量量子位元（qubits），為今日的量子硬件奠定了理論與實驗的根基。

Google 表示，Quantum Echoes 演算法利用 Willow 晶片的低錯誤率與高穩定性，透過「時間反演」的方式觀測量子系統的演化過程。該技術以「量子回聲」形式分析量子信號的變化，從而精確描述自然系統中粒子或分子的內部結構。此種可重複且可驗證的結果，標誌著量子計算首次能以實證方式超越傳統超級電腦的運算極限。

研究成果已刊登於《Nature》期刊，核心技術是在 Willow 晶片上執行一個名為 「out-of-order time correlator (OTOC)」 的演算法，透過向量子系統輸入精密信號，再反轉演化過程來「聽取回聲」，分析訊號變化。這種「回聲」機制可揭示量子狀態的演化過程，並且能被其他量子電腦驗證，令結果更具公信力。

Google 與加州大學柏克萊分校合作，透過 Quantum Echoes 對含 15 個與 28 個原子的分子進行模擬，所得結果與傳統核磁共振（NMR）實驗一致，並揭示了過往難以觀測的分子細節。Google 形容，這項技術猶如讓科學家從模糊的聲納影像進化至能「看清船身名稱」的精細觀測。

此技術未來可應用於藥物研發、材料科學，甚至量子材料設計等領域。Google Quantum AI 創辦人兼負責人 Hartmut Neven 表示：「Quantum Echoes 演算法不僅展現了硬件性能的飛躍，更證明了像 Michel Devoret 這類基礎研究的重要性——正是這些理論成果，讓量子技術真正走向實際應用。」

Google 目前正推進其量子硬件發展藍圖，下一階段目標為實現長壽命、具糾錯能力的邏輯量子位元（logical qubit），為全面可擴展的量子電腦奠定基礎。

Observation of constructive interference at the edge of quantum ergodicity

Our Quantum Echoes algorithm is a big step toward real-world applications for quantum computing

Our quantum hardware: the engine for verifiable quantum advantage

Googler Michel Devoret awarded the Nobel Prize in Physics

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