什么是量子计算？

经典计算机助力人类取得了多项辉煌成就。然而，即便经典计算机持续发展，仍存在一些我们认为它们永远无法解决的问题。由于量子计算机借助量子物理特性，获得了经典计算机无法企及的全新计算能力，因此我们预计，量子计算机在解决某些问题时，速度将远超经典计算机，达到指数级提升。

叠加态：量子计算机的 “超能力”

在经典计算中，信息以 “比特”（bit）为单位存储，其取值只能是 0 或 1。而量子计算机采用 “量子比特”（qubit）替代比特。这些量子比特能呈现更丰富的状态，不再局限于 0 或 1—— 它们可处于 “叠加态”，即 0 和 1 两种状态的复杂组合。

借助叠加态，我们能够探索问题可能存在的、数量呈指数级增长的解空间。

当前的量子处理器存在噪声干扰

如今的量子处理器已具备一定算力，能够更高效地完成某些特定任务，甚至超越最快的经典超级计算机。但要充分发挥其潜力，仍需进一步改进。当前量子计算所处的阶段被称为 “嘈杂中等规模量子”（NISQ）时代。

由于噪声对 NISQ 设备的性能影响极大，将其与几乎无误差运行的经典计算机进行比较颇具挑战性。为此，我们基于电路的 “有效量子体积” 开发了一个框架，用于评估可在当今噪声设备上运行的量子电路的计算成本。

全尺寸量子计算机需具备纠错能力

量子比特对外部环境极为敏感，即便微弱的杂散光粒子也可能导致误差。要实现有意义的计算，必须纠正这些误差；且随着量子处理器的量子比特数量不断增加，纠错能力也需相应提升。我们认为，实现可扩展的纠错技术，是打造真正实用的量子计算机的必要步骤。

量子计算机能做什么？

我们相信，量子计算机在解决全球一些最紧迫的问题上具有独特优势。目前，量子处理器已被用于模拟本质上具有量子力学特性的现象。谷歌正积极与合作伙伴合作，探索各类潜在的长期工业化学应用，例如研发更环保的肥料生产技术、更高效的电池等。