Google продемонстрировала первое в мире верифицируемое квантовое превосходство благодаря чипу Willow

Новости МирТесен

Специалисты из Google Quantum AI сообщили об успешном достижении проверенного квантового превосходства благодаря новому процессору Willow и алгоритму Quantum Echoes. Этот значительный успех, как утверждают исследователи, предоставляет возможности для использования квантовых вычислений на практике в сферах разработки фармацевтических препаратов, создания катализаторов и новых материалов.

Квантовый чип Willow, обладающий 105 кубитами, обеспечил выполнение алгоритма «Квантовые эхо» приблизительно в 13 000 раз быстрее, чем наиболее эффективный классический алгоритм, работающий на суперкомпьютере Frontier. Важной особенностью этого прогресса является возможность проверки и повторного воспроизведения полученных результатов на различных квантовых процессорах, что имеет решающее значение для перспективных практических задач.

До экспериментов, продемонстрировавших квантовое превосходство, например, опыту 2019 года с использованием процессора Sycamore, применялся метод случайного выбора схем. Это был сложный, однако не имеющий практической ценности и труднопроверяемый подход.

Работа алгоритма Quantum Echoes состоит из трех последовательных этапов: квантовые операции, незначительное изменение состояния одного из кубитов и повторное выполнение операций для сопоставления полученных данных. Данный подход, напоминающий «эффект бабочки», позволяет исследовать влияние незначительных изменений на сложные системы, такие как поведение молекул. Специалисты отмечают, что низкий процент ошибок процессора Willow, равный 0,1%, обеспечил возможность проведения этого эксперимента.

Несмотря на то, что на данный момент производительность квантовых вычислений с использованием методики Quantum Echoes не превышает возможности традиционных компьютеров при решении практических задач, ученые полагают, что в будущем она найдет применение, в том числе в спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР), которая широко используется в химии, биологии и материаловедении.

Хартмут Невен, возглавляющий Google Quantum AI, заявил о своей уверенности в том, что практическое применение квантовых вычислений, недоступное классическим компьютерам, может стать реальностью уже в течение пяти лет.

Результаты исследования появились в научном журнале .