Google ogłasza historyczny przełom. Komputer kwantowy po raz pierwszy pobił superkomputer w weryfikowalnym algorytmie

Zespół Google Quantum AI ogłosił historyczny kamień milowy na drodze do budowy użytecznego komputera kwantowego.

Jak informuje firma we wpisie na swoim blogu i w publikacji w prestiżowym magazynie Nature, jej najnowszy procesor kwantowy „Willow” po raz pierwszy w historii wykonał weryfikowalny algorytm, uzyskując wynik 13 000 razy szybciej niż jeden z najszybszych klasycznych superkomputerów na świecie.

Willow – najnowszy chip kwantowy Google to imponujące osiągnięcie wykraczające poza czyste obliczenia kwantowe

Jest to znaczący krok naprzód w stosunku do demonstracji „supremacji kwantowej” z 2019 roku. Wtedy Google udowodniło, iż jego komputer jest w stanie rozwiązać specjalnie przygotowany, abstrakcyjny problem (Random Circuit Sampling), którego klasyczny komputer nie byłby w stanie obliczyć w rozsądnym czasie. Dzisiejsze ogłoszenie dotyczy jednak czegoś znacznie ważniejszego – algorytmu o nazwie „Quantum Echoes” (Kwantowe Echa), który ma realne, praktyczne zastosowania, a jego wynik można powtórzyć i zweryfikować.

Jak tłumaczą szefowie zespołu, Hartmut Neven i Vadim Smelyanskiy, algorytm Quantum Echoes może być użyteczny w poznawaniu struktury systemów w naturze – od cząsteczek chemicznych, przez magnesy, aż po czarne dziury. Technika ta działa na zasadzie zaawansowanego echa: naukowcy „wstrzeliwują” w system kwantowy (kubity na chipie Willow) starannie przygotowany sygnał, zakłócają jeden kubit, a następnie precyzyjnie odwracają ewolucję sygnału, aby „nasłuchiwać” powracającego echa. Echo to jest wzmacniane przez interferencję kwantową, co czyni pomiar niezwykle czułym.

Aby udowodnić praktyczną wartość algorytmu, Google, we współpracy z Uniwersytetem Kalifornijskim w Berkeley, przeprowadziło eksperyment dowodowy. Wykorzystano w nim technikę Quantum Echoes jako „molekularną linijkę” do pomiaru odległości między atomami w dwóch cząsteczkach (składających się z 15 i 28 atomów). Wyniki uzyskane przez komputer kwantowy nie tylko zgadzały się z wynikami tradycyjnej metody rezonansu magnetycznego (NMR), ale także ujawniły dodatkowe informacje o strukturze, które normalnie nie są dostępne.

Google określa tę nową zdolność mianem „quantum-scope” (kwantoskopu), który, podobnie jak teleskop i mikroskop, ma pozwolić na obserwowanie dotychczas niedostępnych zjawisk naturalnych. W przyszłości ma to otworzyć drogę do projektowania lepszych leków (np. przez badanie, jak wiążą się z białkami) czy nowych materiałów (jak komponenty baterii). Osiągnięcie to jest kamieniem milowym na drodze do zbudowania pełnoskalowego, odpornego na błędy komputera kwantowego.

Jeśli artykuł Google ogłasza historyczny przełom. Komputer kwantowy po raz pierwszy pobił superkomputer w weryfikowalnym algorytmie nie wygląda prawidłowo w Twoim czytniku RSS, to zobacz go na iMagazine.