Komputery kwantowe obiecują zrewolucjonizować informatykę, ale ich wyniki jak dotąd trudno potwierdzić. Teraz Google robi ważny krok naprzód. Opracowany przez firmę chip kwantowy Willow wykazał sprawdzalną przewagę kwantową. Oznacza to, że wyniki obliczeń kwantowych można potwierdzić bez użycia innego komputera kwantowego.
Wynik obliczeń, opublikowany 22 października w czasopiśmie Nature, można zweryfikować innymi metodami. Choć nie zostało to jeszcze w pełni zweryfikowane, jest to ważny krok w kierunku praktycznego zastosowania technologii kwantowych. Fizyk Tom O’Brien z Google Quantum AI podkreślił, że bez możliwości potwierdzania wyników komputery kwantowe nie będą w stanie wykonywać przydatnych zadań.
Jak to działa: efekt motyla kwantowego
Echo kwantowe to technika pomiaru chaosu w układzie kwantowym. Obliczenia na chipie Willow są 13 000 razy szybsze niż na superkomputerze Frontier. W przypadku klasycznego komputera takie obliczenia trwałyby około 150 lat, natomiast w przypadku Willow kilka dni.
Fizyk kwantowy Aram Harrow z MIT wyjaśnia: „W przypadku klasycznego komputera symulowanie tego wymagałoby ogromnych zasobów obliczeniowych i algorytmów, które nie zostały jeszcze wynalezione”. Scott Aaronson z Uniwersytetu w Teksasie dodaje, że wcześniejsze twierdzenia o przewadze kwantowej były często kwestionowane, ponieważ weryfikacja wyników wymagała ogromnych zasobów.
Praktyczne zastosowanie
Chociaż echo kwantowe nie przewyższa jeszcze metod klasycznych, takich jak jądrowy rezonans magnetyczny, jest ważnym kamieniem milowym. Naukowcy wykorzystują tę technikę do rozwiązywania problemów w chemii i materiałoznawstwie. Potrafią na przykład obliczyć rozmieszczenie atomów w cząsteczkach, co wcześniej wymagało ogromnych obliczeń.
„To naprawdę ekscytujące widzieć komputer kwantowy podłączony do rzeczywistych eksperymentów” – mówi Harrow. Dodaje, że algorytm Shora, jedno ze znanych zastosowań komputerów kwantowych, jest łatwy do przetestowania, ponieważ rozkłada dużą liczbę na czynniki pierwsze. Jednak echa kwantowe są bardziej złożone: są chaotycznym procesem, który można kontrolować, zmieniając kolejność operacji.
Znaczenie odkrycia
Echo kwantowe toruje drogę testowalnym technologiom kwantowym. To ważny krok, gdyż bez możliwości potwierdzenia wyników komputery kwantowe nie będą mogły stać się podstawowym narzędziem rozwiązywania problemów naukowych i praktycznych.
Wniosek:
Postępy Google w dziedzinie obliczeń kwantowych torują drogę testowalnym technologiom. Quantum Echo to nie tylko potwierdzenie przewagi kwantowej, ale także ważny krok w kierunku, aby komputery kwantowe stały się zaufanym narzędziem nauki i inżynierii
