2024年12月9日，谷歌宣布推出新一代量子计算芯片Willow，引发了网友们的热烈讨论。在很多评论中，有人认为谷歌的技术遥遥领先，激起了外界的关注和质疑。量子计算技术作为未来科技发展的重要前沿，始终是科技界讨论的热点。一般来说，量子计算机的表现取决于其拥有的量子比特（qubits）数量及其稳定性。按照目前的研究，数量越多，出错的几率也越高。然而，谷歌的研究人员在此次发布会上自信地表示，Willow芯片通过创新的设计，成功大幅减少了错误，扭转了这一不利局面。其重要的技术突破包括量子纠错的新方法，和在更大规模的量子比特基础上实现指数级的计算效率提升。根据谷歌的说法，Willow芯片在不足五分钟内就完成了一项“标准基准计算”，而现有最快的超级计算机需要耗费一个近乎无法想象的时间——“10的25次方”年才能完成这一任务，这个数字远超宇宙的年龄。显然，在威力如此巨大的技术背后，量子计算机的实际应用也在不断拓宽，包括药物研发、聚变能研究和电池设计等领域，潜力无限。不过，谷歌的这一宣称也受到了一些业内人士的怀疑，认为其技术创新或许只是个噱头。电动汽车巨头、科技创新推动者马斯克也对此发表了意见，建议 ...

划重点：量子计算首次出现于20世纪80年代初，主要依靠量子力学来解决复杂的、以前不太可能解决的计算问题。IBM于2019年推出了首个IBM Q System One量子计算系统，谷歌也声称其实现了“量子霸权”。尽管量子计算行业的实际同比增长率仅为1%，但该领域初创企业2022年获得的总投资达到23.5亿美元。多数首席信息官和IT领袖认为量子计算并未被过分炒作，他们希望更多地关注这项技术，以了解即将到来的颠覆。十年内具有主动纠错功能的大型量子计算机有望诞生，21世纪也将因此被视为“量子时代”。腾讯科技讯 量子计算是一个新兴的科学领域，由于它在许多行业拥有着巨大的应用潜力，已经引起了许多国家和公司的兴趣。随着更多资源和资金的投入，量子计算技术正以极快的速度向前飞跃。有科学家预言，量子计算机正进入“实用”阶段，十年内具有主动纠错功能的大型量子计算机有望诞生，“量子时代的黎明”即将到来。01 量子计算将成改变人类历史进程的新里程碑量子计算这种变革性技术虽然仍处于起步阶段，但它将成为改变全球技术进程的科学趋势之一。量子计算首次出现于20世纪80年代初，是一种变革性的技术趋势，旨在通过快速有效地解 ...

【文/观察者网专栏作者 潘禺】12月10日，谷歌重磅推出量子计算芯片“Willow”，在公关宣传攻势下，马斯克送上了“Wow”，奥特曼也发来了贺电。Willow是一款拥有105个物理量子比特的量子芯片，亮点在于其惊人的计算速度和错误校正能力。据报道，Willow能在不到5分钟的时间内完成一个标准计算任务，而这个任务如果交给全球最快的超级计算机，可能需要超过10-25年，这个数字甚至超过了宇宙的年龄。Willow的另一个成就是其指数级减少错误率的能力。随着量子比特数量的增加，错误率通常会指数增长，但Willow通过先进的量子纠错技术，实现了错误率的指数级降低。每当晶格从3x3增加到5x5，再到7x7时，编码错误率就会以2.14的倍率降低。这种对逻辑错误的潜在抑制为运行有纠错的大规模量子算法奠定了基础。Google Quantum AI团队的工作环境权威专家的反应量子计算的教主和旗手，美国计算机科学家Scott Joel Aaronson在他的博客也做了一些点评，尽管整体上比较积极乐观，但话里话外还是有一些玄机。比如，Aaronson要读者明确，进步大体上符合多数人的预期：对于过去五年一直 ...

在理论物理学的前沿，许多最流行的想法都有一个共同点：它们都从一个数学框架开始，这个框架试图解释比我们目前流行的理论更多的东西。我们目前的广义相对论和量子场论框架在它们所做的事情上很出色，但它们并不是万能的。它们从根本上是不相容的，不能充分解释暗物质、暗能量，也不能充分解释为什么我们的宇宙充满了物质而不是反物质，以及其他谜题。数学确实使我们能够定量地描述宇宙，如果应用得当，它是一种非常有用的工具。但宇宙是一个物理实体，而不是数学实体，两者之间有很大区别。这就是为什么单靠数学，我们永远不足以得出万物的基本理论的原因。16 世纪最大的谜团之一是行星如何以逆行的方式运动。这可以通过托勒密的地心模型（左）或哥白尼的日心模型（右）来解释。然而，要获得任意精度的细节需要我们在理解观察到的现象背后的规则方面取得理论进展，这导致了开普勒定律和牛顿的万有引力理论。大约 400 年前，一场关于宇宙本质的争论正在展开。几千年来，天文学家一直使用地心模型准确描述行星的轨道，在这个模型中，地球是静止的，其他所有物体都围绕着它旋转。借助几何数学和精确的天文观测——包括圆、等距圆、均轮和本轮等工具，天体轨道的精确数学 ...

当你测量和观察周围的宇宙时，有一件事是可以肯定的：你看到、触摸到并以其他方式与之互动的物理对象都占据了一定的空间体积。无论是固体、液体、气体还是物质的任何其他形态，它都需要消耗能量来减少任何有形物质所占的体积。然而，看似矛盾的是，作为物质的基本成分，标准模型的粒子却根本没有可测量的体积；它们只是点粒子。那么，由无体积实体组成的物质如何占据空间，创造出我们所观察到的世界和宇宙呢？让我们从我们熟悉的事物开始，一步步分解，直到我们深入到支撑我们存在的量子规则。最后，我们可以从那里开始逐步向上。上图显示了对应于电磁波谱各个部分的尺寸、波长和温度/能量尺度。你必须使用更高的能量和更短的波长来探测最小的尺度。紫外线足以使原子电离，但随着宇宙的膨胀，光会系统地转移到更低的温度和更长的波长。如果你想了解体积，那么你必须了解我们测量物体大小的方式。确定宏观实体大小的方式通常是将其与已知大小的参考标准进行比较，例如尺子或其他测量棒。或者测量弹簧（或类似弹簧的物体）因该物体而位移的力、测量光穿过物体跨度所需的传播时间，甚至通过用特定波长的粒子或光子撞击物体的实验反馈来进行确定。正如光具有由其能量定义的量子力 ...

在这个广袤无垠的宇宙中，我们总爱幻想自己独一无二，是万物之灵。但你知道吗？根据某个奇妙的科学理论，你、我，甚至整个地球，可能都只是宇宙中随机“涨落”出来的一个意识体——没错，这就是让人脑洞大开的“玻尔兹曼大脑”假说！熵增定律：宇宙为何越来越“乱”？你的房间如果不打扫，是不是会越来越乱？这就是“熵增定律”在生活中的体现。简单来说，熵就是系统混乱程度的量度，而熵增定律则告诉我们，一个孤立系统的熵总是趋向于增加，直到达到最大化，也就是系统变得最混乱。宇宙，作为一个巨大的孤立系统，按理说也应该遵循这一法则。但奇怪的是，我们观测到的宇宙，似乎是从一个极其有序、熵极低的状态开始的。这，是为什么呢？玻尔兹曼的“脑洞”：宇宙其实是个“随机播放器”？这时，奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼登场了。他提出，熵增定律其实是统计性的，就像抛硬币，虽然正面朝上的概率是50%，但在无限次抛掷中，正面和反面出现的次数会趋于相等。同样，宇宙在大部分时间处于高熵态，但无限的时间尺度上，偶尔也会有“小概率事件”发生，即熵的随机涨落导致低熵态的出现。换句话说，我们现在所看到的这个有序、低熵的宇宙，可能只是一次“宇宙级”的随机 ...

导语外星人一直以来都是人类想象和科研探索的对象，从电影作品中精彩纷呈的外星生物形象，到电影中的“外星探险”剧情，这一来源于极具想象空间的探索，也来源于人类对自己孤独的遐想，而外星生命的存在与否，一直是一个模糊的概念。而“费米悖论”则对外星文明的存在提出质疑，是由美国物理学家费曼在20世纪50年代提出的一种思想实验，正是这一悖论揭示了一个现实可能，那就是“宇宙中可能根本就没有外星人”。而更令人担忧的是，关于外星文明一直有一种“黑暗森林法则”，那么人类应该如何面对这种未知?一、“费米悖论”外星文明存在的困惑。作为黑洞爆发论的先驱，物理学家费米可以说已经非常了解宇宙这一自然可能性，所以当他在计算外星生命的存在性时，却发现了一些问题，一个有如此多星系和行星居然没有痕迹可循的外星生命，这让费米非常费解。于是费米就对外星文明存在的这一疑惑，进行了一系列的计算，并最终得出了这样一个结论，那就是宇宙中存在着数以百万计的外星文明，这也引起了人类对外星文明的极大兴趣。但是费米的这一结论却遭遇到了巨大的困难，那就是为什么人类尚未发现外星文明?也让人类对于外星文明的存在性产生了极大的怀疑。正是这种怀疑间，让外 ...

人类做过最伟大的事什么？不同的人可能有不同的答案，有人认为是火种的掌控，有人认为是语言的发明，有人认为是贸易的诞生，但笔者认为还有另一个答案，就是抬头仰望星空。以前的人们认为地球就是宇宙的中心，后来随着科技的进步，人类发现，我们只是偏安银河的一隅。一旦知道自己所处的起点，就会想知道自己的终点，即——宇宙有边界吗？如果有边界的话，我们人类能不能到达那里？宇宙的尽头目前我们对宇宙学的了解，基于两个知识体系，一个是用天文望远镜看到的可观测宇宙，另一个就是用当前最为先进的科学理论和计算推导得出的。当然也有第三种，就是假设理论，也是有根据的猜测。我们先来看看可观测宇宙，简单的说，可观测宇宙是我们从地球上可以看到的宇宙的一部分，受到光速和宇宙年龄的限制。可观测宇宙的边缘直径约为 900 亿光年。其实我们可以肯定的是，在超越可观察的范围外，宇宙还是那个宇宙。那么无限还是有限？有限的话，尽头又在哪里？宇宙学家争论宇宙是无限还是非常大。如果它是无限的，它就没有边缘，没有边界。如果它是有限的呢？曲率理论给我们一种新的理解宇宙形状的方式，就像我们看到的球体表面一样。想象一下，我们把地球等比例缩小到一个篮球的 ...

木星大红斑是一个巨大的漩涡，已经存在了至少 190 年。最近的研究表明，它有别于早期观测到的红斑，模拟探索了木星风是如何塑造它的。木星红斑一直在缩小，未来的研究将侧重于它的可持续性和未来可能的解体。木星大红斑（GRS）是一个很容易看到的反气旋漩涡，也是太阳系中最大的此类漩涡，自从几个世纪前首次通过望远镜观测到它以来，科学家们就对它产生了浓厚的兴趣。最近的研究，包括模拟和太空任务数据，对它的形成、稳定性以及未来缩小或消失的可能性进行了调查。资料来源：NASA、ESA、A. Simon（戈达德太空飞行中心）和 M.H. Wong（加州大学伯克利分校）木星大红斑（GRS）是太阳系中最具标志性的特征之一。这个巨大的大气结构目前的直径相当于地球的直径，由于其醒目的红色，与木星苍白的云顶形成鲜明对比，因此很容易辨认出来。即使是小型望远镜也能捕捉到它的独特外观。GRS 是一个巨大的反气旋漩涡，其外缘的风速可达 450 公里/小时。它是太阳系所有行星大气层中规模最大、持续时间最长的漩涡。然而，GRS 的确切年龄仍有争议，其背后的形成过程仍是一个谜。天文学家乔瓦尼-多梅尼科-卡西尼（Giovanni D ...

一提到化学，可能大部分人脑海里都会自动出现一连串令人眼花缭乱的复杂方程式，甚至“谈化学色变”。其实，化学并没有这么可怕，它距离我们的日常生活也非常近。从我们每天吸入的氧气和呼出的二氧化碳、“多喝热水”和泡脚养生，到佩戴的各种饰品、驾驶或乘坐的各种交通工具等等，都有化学的“踪迹”。可以说，物质世界就是由化学元素所构成的。自1869年俄国著名化学家门捷列夫提出元素周期律以来，现包括天然元素及人造元素，已有记录元素共计118个。当科学家们反复审视这张元素周期表时，也更多地开始思考，是否存在一个神秘的0号元素呢？从原子的结构说起中学时期，我们就曾经学过，原子由原子核和核外电子组成，是化学反应中的最小单位。其中，原子核由质子和中子通过强相互作用力（质子和中子间独有的吸引力）结合组成。质子的个数直接关系到元素本身的化学性质，原子核中的质子个数则是区分元素种类的重要标志。相同质子数代表着同种元素，相同质子数和中子数的元素称为一种核素，相同质子数不同中子数的元素互称为同位素。被人熟知的1号元素——氢元素相信大家对于元素周期表中的1号元素——氢元素，都并不陌生。在自然界中，氢元素含量丰富。人类生活必需的 ...

地球是一颗有生命存在的星球，在地球上生存着很多生物，有海洋生物，有陆地生物，有两栖生物，人类就是由陆地生物猿类进化而来的，科学家认为在200多万年前，猿类生物生活在陆地上，当时陆地上还生活着很多凶猛的生物，猿类生物为了能够长久的发展下去，只能够选择群居生活，群居生活不仅仅能够很好的抵抗外来侵略者，还能够促进彼此之间交流的机会，科学家研究发现，频繁的交流能够使大脑的发育变快，由于猿类生物长期在一起交流，所以猿类生物的大脑变得越来越聪明，最终成功进化为人类。人类从诞生以后就开始不断地发展自己的科技，经过几千年的科技发展，人类已经能够走出地球探索宇宙，这说明人类科技发展的速度还是很快的，当人类走出地球看到宇宙之后，人类的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引，人类想要知道宇宙到底有多大？带着这个疑问，人类开始探索宇宙，目前人类能够观测到的宇宙直径大约有930亿光年，虽然这个距离非常远，但是这并不是宇宙的全部范围，宇宙到底有多大？目前人类还在探索当中，在人类探索宇宙的过程中，人类也在寻找外星生命，虽然到目前为止，人类并没有在宇宙中发现外星生命，但是这并不代表外星生命不存在。科学家认为，地球之所以能够诞生生命 ...

作为本星系群里的老大和老二，仙女座星系和银河系的关系，一直以来都是天文学家很感兴趣的话题，早在100多年前，哈勃就发现了仙女座星系的蓝移现象，这意味着它正在靠近银河系，未来两个星系将合并成更大的星系。到了今天，通过对仙女座和银河系的相对速度测定，天文学家把合并的时间精确到了37.5亿年后，在此期间仙女座在夜空中的面积将越来越大，最终占满整个天区。不过最近一个来自杜伦大学的团队认为，未来100亿年内，银河系和仙女座星系相撞的概率，其实还不到50%，因为我们之前只注意到了这两个星系的运动轨迹，没考虑到本星系群里的其他干扰因素。具体来说，虽然本星系群里除了仙女座和银河系，其他都是小星系，引力影响有限，但把时间拉长到几十亿年，这些有限的引力影响也会让银河系和仙女座的轨道发生明显偏移。通过盖亚卫星收集到的星系数据，天文学家发现如果把时间拉到100亿年，那么仙女座和银河系大概率会掠过彼此而不是撞上，50亿年内相撞的概率也只是一半一半，并不是必然事件。不过如果考虑到暗物质的话，银河系和仙女座星系之间只有250万光年，两者又都是直径10万光年以上的大星系，所以它们外围的暗物质可能绵延了几十万光年，未来 ...