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 donosi 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.
Jest to znaczący krok naprzód w stosunku do demonstracji „supremacji kwantowej” z 2019 roku. Wtedy Google udowodniło, że 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.
