Google周三（10/22）宣布，其量子運算部門Google Quantum AI在最新的Willow晶片上成功運行名為「量子回聲」（Quantum Echoes）的演算法，實現史上首次可驗證量子優勢（Verifiable Quantum Advantage）。研究指出，該演算法在模擬分子結構與核磁共振（NMR）數據分析時，運算速度是全球最快超級電腦執行相同任務的1.3萬倍快，並能重複驗證結果。這項成果已被刊登於《Nature》，代表量子電腦正從理論展示邁向實際應用的新階段，可能加速醫藥設計與材料科學等領域的突破。

Willow是Google於2024年底推出的第3代超導量子晶片，擁有105個物理量子比特。其關鍵突破在於能「隨規模增加而降低錯誤率」（below-threshold），解決長年困擾量子系統的噪音問題。當時Google主要強調硬體層的穩定性與錯誤抑制，但尚未展示具體演算法或應用實例。

本周發表的Quantum Echoes研究則代表從硬體基礎突破進入演算法與應用整合的新階段。該演算法透過亂序時間關聯子（Out-of-Time-Order Correlator，OTOC）模型，模擬原子與分子間的量子干涉過程，並利用「量子回聲」信號來驗證運算結果的可重現性。

Google描述，想像正試圖在海底尋找一艘丟失的船，聲納技術可能會給你一個模糊的形狀，並告訴你下面有一艘沈船，但Quantum Echoes不僅能看到沈船，還能解析出船身的銘牌字樣。

Google指出，Quantum Echoes演算法能模擬並學習自然界複雜系統的結構，如分子、磁體與黑洞等，且在Willow晶片上的執行速度約為傳統超級電腦經典演算法的1.3萬倍。

這項成果的關鍵在於「可驗證性」。過去量子電腦雖曾展示量子優勢，但結果難以由他人重現或驗證，常被批評缺乏實際意義。Google此次強調，Quantum Echoes的運算結果不僅能在自家量子系統上重複得到相同答案，也能由具同等精度的其他量子電腦交叉驗證。這種可重現的「量子回聲」使其成為首個可驗證的量子優勢演算法，為量子計算建立了評估與比對的標準，並讓量子硬體真正具備科研應用的可靠性。

研究團隊指出，Quantum Echoes的驗證方法是透過向量子系統注入精確控制的信號，再以時間反演的方式回收訊號，觀察干擾形成的回聲強度。這種建設性干涉（Constructive Interference）讓微弱的量子訊號得以被放大，使系統對原子層級的變化極為敏感。Google認為，這種能力可用於驗證分子結構、磁性材料甚至黑洞動力學模型，並預示量子電腦將從理論展示轉向實驗科學的實際工具。

全球主要研究機構，如IBM、IonQ與Rigetti等，皆在競相開發錯誤修正與邏輯量子比特架構，中國科學技術大學亦持續推進光量子計算。Google則將重心放在實現長壽命邏輯量子比特（Long-lived Logical Qubit），以構建具容錯能力的量子電腦。研究團隊表示，若未來能將Quantum Echoes應用於更大規模的分子模擬與化學反應分析，量子技術將真正跨入可驗證、可重現及可應用的實用時代。