Cīņa par kvantu skaitļošanas izmantošanu tikko piedzīvoja ievērojamu paātrinājumu. Google nesen paziņoja par nozīmīgu izrāvienu, izmantojot savu Willow kvantu mikroshēmu un jaunu metodi, ko sauc par Quantum Echoes algoritmu. Šis sasniegums virza jomu tuvāk tam, ko pētnieki sauc par “praktisku kvantu priekšrocību”. Pēdējais ir punkts, kurā kvantu datori var atrisināt nozīmīgas reālās pasaules problēmas, kuras labākajiem klasiskajiem superdatoriem vienkārši nav iespējams atrisināt saprātīgā laika periodā.
Google eksperiments ietvēra sarežģītu fizikas simulāciju. Tajā tika mērīta smalka kvantu parādība, kas pazīstama kā otrās kārtas ārpuslaika korelators (OTOC). Saskaņā ar Google datiem, tā kvantu ierīce veica aprēķinus vairāk nekā 13 000 reižu ātrāk nekā Frontier superdators. Frontier šobrīd tiek uzskatīta par pasaulē jaudīgāko klasisko mašīnu. Lai to aplūkotu perspektīvā, uzdevums kvantu mikroshēmai prasīja nedaudz vairāk par divām stundām, savukārt superdatoram būtu nepieciešami aptuveni 3,2 gadi nepārtrauktas darbības.
Kvantu atbalsis: Google demonstrē reālās pasaules kvantu pielietojumu
Šī ātruma atslēga ir pats Quantum Echoes algoritms. Šī metode darbojas, izmantojot kubitu unikālās īpašības — bināro bitu kvantu ekvivalentu —, kas var pastāvēt vairākos stāvokļos vienlaikus.
Process ir konceptuāli vienkāršs. Komanda nosūta konkrētu signālu kvantu sistēmā (Willow mikroshēmā), ievieš nelielu traucējumu un pēc tam palaiž visu signāla attīstību atpakaļ laikā. Evolūcijai mainoties, kvantu viļņi rada “konstruktīvu traucējumu” brīdi. Tas palielina iegūto “atbalsi”, padarot galīgo mērījumu neticami jutīgu. Rezultāts atklāj, kā informācija izplatās un mijiedarbojas kvantu sistēmā.
Šī pieeja ir spēcīga, jo rezultāts ir pārbaudāms. Atšķirībā no dažām iepriekšējām kvantu ātruma demonstrācijām, Quantum Echoes algoritma izvadi var atkārtot citos salīdzināmos kvantu datoros un, vēl svarīgāk, to var salīdzināt ar reāliem fiziskiem eksperimentiem.
Zinātnes molekulārais lineāls
Lai demonstrētu šīs metodes lietderību reālajā pasaulē, Google sadarbojās ar Kalifornijas universitātes Bērklijas pētniekiem. Viņi izmantoja Quantum Echoes algoritmu, lai izpētītu divu dažādu molekulu struktūru.
Viņi salīdzināja kvantu rezultātus ar kodolmagnētiskās rezonanses (NMR) spektroskopijas rezultātiem. KMR ir metode, ko pašlaik izmanto ķīmijā (un MRI tehnoloģijas zinātnē). Dati no abām sistēmām bija perfekti saskaņoti. Būtiski, ka Quantum Echoes tehnikai izdevās iegūt strukturālu informāciju, ko standarta KMR metodes parasti nevar atklāt, efektīvi darbojoties kā “molekulārais lineāls” ar nepieredzētu precizitāti.
Pilna mēroga kvantu datoriem, kas spēj pilnībā mainīt medicīnu un materiālu zinātni, joprojām ir nepieciešama aparatūra ar miljoniem ļoti stabilu kubitu. Tomēr Google uzskata, ka šis algoritmiskais sasniegums ir lielāks solis. Uzņēmums joprojām ir optimistisks, prognozējot, ka pirmās reālās pasaules kvantu lietojumprogrammas varētu nonākt nākamo piecu gadu laikā. Šis pētījums norāda uz nākotni, kurā kvantu mašīnas ir noderīgas arī zinātniskiem atklājumiem, ne tikai sarežģītiem ātruma testiem.
