Google: "nasz komputer kwantowy będzie użyteczny". Chcielibyśmy w to wierzyć
Według Google'a komputer kwantowy właśnie stał się użyteczny dla kogoś więcej niż działu PR giganta. Tyle że już to gdzieś słyszeliśmy.
Google właśnie ogłosił przełom w dziedzinie obliczeń kwantowych, twierdząc, że jego najnowszy algorytm - Quantum Echoes - to pierwszy w historii przypadek "weryfikowalnej przewagi kwantowej" osiągniętej na realnym sprzęcie. W badaniu opublikowanym na łamach Nature, badacze firmy przekonują, że dzięki chipowi Willow możliwe było uzyskanie wyników 13 000 razy szybciej niż w przypadku najwydajniejszych superkomputerów, a same obliczenia da się powtórzyć i zweryfikować na innych maszynach kwantowych o podobnej klasie.
Google ogłasza przełom w informatyce kwantowej. Tym razem mówi: to naprawdę działa
Quantum Echoes to nowy typ algorytmu wykorzystujący tzw. korelator czasowy poza porządkiem (OTOC - Out-of-Time-Order Correlator). Pozwala on na modelowanie złożonych zjawisk fizycznych, takich jak oddziaływania w obrębie cząsteczek, struktur molekularnych czy zjawisk w fizyce materii skondensowanej. Algorytm działa w sposób przypominający odbicie echa: wysyłany jest specjalnie zaprojektowany sygnał, jeden z kubitów (najmniejsza jednostka w informacji kwantowej, bit kwantowy) zostaje zaburzony, a następnie system "cofa się w czasie", by odczytać echo powracające w wyniku interferencji fal kwantowych.
Ten efekt, wzmacniany przez tzw. konstruktywną interferencję, pozwala Google’owi mierzyć zjawiska z wyjątkową dokładnością. W eksperymencie przeprowadzonym we współpracy z Uniwersytetem Kalifornijskim w Berkeley, firma zastosowała Quantum Echoes do analizy dwóch cząsteczek - jednej z 15, drugiej z 28 atomami - porównując wyniki z wynikami uzyskanymi przy użyciu spektroskopii NMR (nuklearnego rezonansu magnetycznego). Wyniki były zbieżne, a algorytm Google’a ujawnił dodatkowe informacje, których klasyczne metody NMR nie są w stanie wychwycić.
Wyobraźmy sobie sonary na dnie oceanu. Tradycyjna metoda pokaże nam, że jest tam wrak. Nasza technologia pozwala nie tylko zobaczyć wrak, ale także odczytać napis na jego burcie
Weryfikowalność kwantowa? Tak, ale na razie tylko wewnątrz laboratorium Google'a
Quantum Echoes jest kontynuacją wcześniejszych prac Google’a, w tym ogłoszonej w 2019 roku "kwantowej przewagi" z wykorzystaniem procesora Sycamore. Jednak tamten eksperyment spotkał się z krytyką środowiska naukowego, ponieważ dotyczył problemu wysoce abstrakcyjnego i trudno było mówić o praktycznym zastosowaniu. Tym razem firma podkreśla, że Echoes to nie tylko przewaga obliczeniowa, ale też użyteczność - czyli możliwość zastosowania algorytmu do rzeczywistych problemów naukowych, takich jak modelowanie struktur chemicznych.
Ważnym aspektem tego osiągnięcia ma być "weryfikowalność kwantowa" - wynik działania algorytmu można powtórzyć i potwierdzić na innym sprzęcie kwantowym. Jednak, jak przyznaje sama firma, obecnie nie istnieje inny komputer kwantowy, który dorównywałby Willow pod względem liczby kubitów i niskiego poziomu błędów. Testy przeprowadzano na maksymalnie 65 kubitach, choć chip zawiera ich aż 105.
Według badaczy Google, algorytm Quantum Echoes może w przyszłości posłużyć jako "kwantowa linijka" pozwalająca mierzyć odległości i zależności między spinami atomowymi w sposób, jaki nie był możliwy do tej pory - co może znaleźć zastosowanie m.in. w farmakologii, projektowaniu materiałów, chemii kwantowej, a nawet w zrozumieniu fizyki czarnych dziur.
Osiągnięcie to jest również możliwe dzięki wcześniejszym postępom w architekturze chipu Willow, który w 2024 roku po raz pierwszy zademonstrował skuteczne tłumienie błędów - jeden z najtrudniejszych problemów trapiących komputery kwantowe od niemal trzech dekad.
Google nie ukrywa, że Quantum Echoes to dopiero początek. Firma zapowiada kolejne algorytmy i eksperymenty, które mają przybliżyć obliczenia kwantowe do codziennych zastosowań. Według jej szacunków, pierwsze praktyczne przypadki użycia komputerów kwantowych mogą pojawić się w ciągu najbliższych pięciu lat.
Więcej na temat komputerów kwantowych:
