Zespół Google Quantum AI: uruchomiliśmy algorytm Quantum Echo – pierwszy weryfikowalny algorytm na komputerze kwantowym

Google uruchomiło pierwszy weryfikowalny algorytm na chipie Willow — 13 000 razy szybszy niż superkomputer

Inżynierowie Google Quantum AI ogłosili przełom, który może wyznaczyć nowy etap w historii obliczeń kwantowych. Po raz pierwszy udało się uruchomić weryfikowalny algorytm na chipie kwantowym Willow, który wykonał zadanie 13 000 razy szybciej niż najwydajniejsze superkomputery świata.

Zastosowany algorytm, nazwany Quantum Echo, symuluje eksperyment z zakresu rezonansu magnetycznego jądrowego (NMR) – techniki podobnej do medycznego MRI, służącej do badania struktur cząsteczek poprzez analizę spinów magnetycznych atomów. Google podkreśla, iż Willow wykonał to obliczenie wielokrotnie szybciej niż jakikolwiek klasyczny algorytm uruchomiony choćby na największych centrach danych.

To, co czyni ten eksperyment wyjątkowym, to fakt, iż jego wyniki można zweryfikować. Oznacza to, iż obliczenia kwantowe zostały potwierdzone poprzez porównanie z wynikami uzyskanymi metodami klasycznymi – a w tym przypadku wręcz z samą naturą, ponieważ przedmiotem badań były rzeczywiste molekuły. Zdaniem naukowców to pierwsze praktyczne zastosowanie komputera kwantowego w rzeczywistym eksperymencie naukowym.

Największym dotąd wyzwaniem dla rozwoju komputerów kwantowych była ich niedeterministyczna natura. Maszyny te generują rozwiązania oparte na prawdopodobieństwie, co utrudnia ich weryfikację i czyni wyniki podatnymi na błędy. W projekcie Willow zespół Google zastosował metodę pozwalającą ograniczyć ten problem – wysyłając do 105-kubitowego układu impuls („ping”) miliony razy na sekundę, badacze mogli śledzić stan systemu bez jego zakłócania, co umożliwiło uzyskanie powtarzalnych wyników.

Jak podkreślają autorzy badania, była to największa tego typu akwizycja danych w historii obliczeń kwantowych, a jej wyniki pozwoliły na znaczące obniżenie błędu obliczeń i uzyskanie tzw. deterministycznego rozwiązania. Google przewiduje, iż komputery kwantowe staną się kluczowym narzędziem do modelowania zjawisk kwantowych występujących w naturze, takich jak reakcje chemiczne czy procesy energetyczne w materiałach. Po udanym eksperymencie z Willow zespół przechodzi do trzeciego etapu swojej mapy rozwoju, którego celem jest stworzenie długowiecznego, logicznego kubitu — podstawowego elementu przyszłych stabilnych komputerów kwantowych. Jak żartobliwie dodają naukowcy: „Schrödinger byłby zadowolony.”