谷歌声称已经开发出一种量子计算机算法，其速度比最强大的超级计算机快 13,000 倍。这将使该技术在未来五年内更接近医学和材料科学领域的实际应用。乱序相关器 (OTOC) 被称为量子回声，是一种首创的算法，可用于更好地理解自然系统的结构组成，例如黑洞或分子。该公司由谷歌的 Willow 量子芯片提供支持，声称这是量子技术首次运行可验证的算法，这意味着该算法可以在任何量子硬件上获得相同的结果。这是生成现实应用程序所需的可重复、可扩展结果的重要一步，例如建造量子动力引擎。
Google 在 2025 年 10 月的两项研究中展示了这些成就，其中强调了量子回声的先进功能。第一篇，发表于自然，展示了其可验证的结果如何在核磁共振 (NMR) 光谱等领域得到应用。一块，可在 arXiv 上找到，谷歌研究人员使用这些量子计算技术来解锁化学结构，使用该公司所谓的“分子尺”来测量原子之间的距离。这些研究共同反映了谷歌在可行的量子算法和芯片硬件方面取得的进步。
Google Quantum AI 成立于 2012 年，处于寻求持续、可扩展量子计算能力的前沿。2024 年 12 月，该公司发布了 Willow 量子芯片，其计算能力足以在五分钟内完成基准测试，而世界上最强大的超级计算机通常需要 10 亿年才能完成。尽管这样的量子壮举常常导致像倒转时间这样的双曲线宣言，谷歌希望其新算法能够推动其为世界上最具创新性的新兴技术之一寻找现实世界的应用。
它是如何运作的
要了解量子回波，首先必须建立一些基本的量子计算原理。从最基本的角度来看，量子计算利用量子力学的特性来解决超出经典计算能力的复杂数学问题。理解这一点的最简单方法是用量子位或量子位替换二进制计算系统的 0 和 1，量子位是通过操纵光子、电子、捕获离子、超导电路和原子等量子粒子而创建的。作为量子计算中信息的基本单位，量子位通过本质上存储 0 和 1 的多种组合，提供了优于二进制代码的独特优势。量子位可以以叠加方式保存这些信息，这意味着单个量子位代表其所有可能的组合，并且当纠缠在集体叠加结构中时可以呈指数增长。这些结构就像波浪一样，在称为干扰的过程中相互放大和抵消。在量子计算中，用户部署一种算法来干扰叠加、纠缠的量子位电路。
Google 的 Quantum Echo 是一种称为乱序相关器 (OTOC) 的算法，可在一系列量子操作后确定量子位的状态。它测量磁化强度、电流、密度和速度等量子期望值的变化，以衡量量子系统的混沌程度。据谷歌称，Quantum Echo 将精心设计的信号发送到 Willow 芯片的系统中，在逆转信号的演化之前扰乱量子位，产生返回信号或回声。该技术之所以有效，是因为它随着相长干涉而增长，从而产生更高水平的灵敏度。通过这些过程，谷歌能够成倍地降低其系统的错误率，实现“低于阈值”的结果，这意味着其算法在扩展量子位的同时减少了错误。
谷歌量子回声算法的影响
谷歌的 Quantum Echoes 算法对该公司追求现实世界的量子计算功能产生了重大影响。这家科技巨头将该技术应用于物理实验，这意味着其最终结果必须满足严格的、可验证的复杂性精度标准。这些飞跃在该公司与加州大学伯克利分校的联合实验中得到了最好的体现，其中量子回声算法为两个分子的结构和行为提供了新的见解。结果与传统核磁共振技术发现的结果相匹配，该技术通过原子中心的磁自旋来绘制分子结构。该实验展示了如何使用该算法更好地理解这些磁自旋的复杂动力学。根据公司博客文章该测试是朝着“能够测量以前无法观察到的自然现象”（类似于望远镜或显微镜）的量子望远镜迈出的重要一步。这些进展对于开发新药、扩大我们对阿尔茨海默病的了解或制造新的工业材料至关重要。
尽管该算法在很大程度上仍处于实验阶段，但它指出了一个量子技术可能正在接近某种形式可行性的世界。然而，专家警告说，在这些算法找到实际应用之前，谷歌还有很长的路要走。就目前情况而言，该集团正在与 IBM、微软和许多中国竞争对手等公司竞争，将此类技术推向市场。至少，量子回声是一个积极的信号，表明之前量子硬件（如 Willow）的进步可能最终接近实际用途，可能为医学和材料科学带来重大好处。科学家们已经开始探索量子计算如何帮助发现新药、绘制疾病风险图、增强人工智能系统以及 甚至传送信息. . .