Google robi "mały” krok w kierunku komputerów kwantowych

W komputerach kwantowych upatruje się narzędzi, które mogą dokonywać obliczeń, o których przy klasycznych komputerach możemy tylko pomarzyć. To może pomagać w opracowaniu technologii czy rozwiązań, których poszukujemy od dekad, jak lekarstwo na nowotwór.

Komputery kwantowe wykorzystują kubity, czyli odpowiedniki klasycznych bitów, jednak znacząco przekraczające ich możliwości. Wszystko dlatego, że jak bity mogą mieć tylko w stanie 0 lub 1, kubity mają tzw. superpozycję i być w obu stanach jednocześnie.

Niemniej szerokie rozwiązanie technologii komputerów kwantowych wiąże się z pokonaniem wielu problemów. Jednym z nich jest fakt, że komputery kwantowe potrzebują… ciszy. Nie mowa tu jednak o dźwiękach, a o kwantowym szumie, którym może być nawet ruch elektronów. Ten szum zaś prowadzi do błędów w obliczeniach, które mogą się nawarstwiać.

Przy rozwoju technologii komputerów kwantowych potrzebna jest więc redukcja szumów. Krok ku temu miało wykonać Google ze swoim najnowszym układem scalonym do obliczeń kwantowych - Willow.

Willow jest rozwinięciem poprzedniego układu od Google – Sycamore. Posiada większą liczbę kubitów – 105, w porównaniu do 72 w Sycamore. Więcej fizycznych kubitów oznacza zaś większe kubity logiczne, czyli połączone sekcje pojedynczych kubitów, które potrafią działać dłużej bez błędów powstałych w wyniku szumu.

Aby przetestować korekcję błędów, naukowcy Google kodowali coraz większe kubity logiczne. Przechodzili do coraz większych siatek, zaczynając od potem 5x5 i kończąc na 7x7. Podczas ich testów okazało się, że wraz ze wzrostem liczby kubitów logicznych poziom błędów gwałtownie spadał. Jak podało Google, szansa na pojawienie się błędu wyniosła 1 na 1000 na każdy cykl obliczeniowy, co jest świetnym wynikiem.

Przy tym Willow zachował swoje możliwości niezwykłej prędkości obliczeniowej. Google podaje, że w czasie poniżej 5 minut wykonał obliczenia testowe, które jednemu z najszybszych superkomputerów zajęłyby 10 septilionów lat. To czas, przy którym moment Wielkiego Wybuchu do naszego 2024 roku przypomina mrugnięcie. Google swoimi wynikami podzieliło się na łamach czasopisma Nature.

Informacje o sukcesie ukłądu Willow od razu przyniosły zachwyty. Eksperci i naukowcy fizyki kwantowej zauważają, że jest to olbrzymi sukces w rozwoju sposobów na zapobieganie kwantowym szumom. Podkreślają, że to pierwsze osiągnięcie, gdzie faktycznie rozwiązuje się te błędy, a nie tak jak w poprzednich badaniach nad szumami, tylko tworzy preselekcje.

Jednak patrząc na skalę, technologia komputerów kwantowych dalej pozostaje daleko w tyle, jeśli chodzi o praktyczne wykorzystanie. Bowiem gdy Willow zmniejszył szansę wystąpienia błędów przy działaniu logicznych kubitów do 1 na 1000, szansa błędu przy działaniu tradycyjnego układu scalonego wynosi 1 na 1 000 000 000 000 000 000, czyli jeden na tryliard.

Jak wskazuje portal Scientific American, badacze fizyki kwantowej szacują, że do rozwiązywania użytecznych algorytmów lub przeprowadzania solidnych symulacji chemicznych, komputer kwantowy potrzebowałby setek logicznych kubitów z poziomem błędów poniżej jednego na milion. Osiągnięcie Google przy układzie Willow można więc uznać za ważny krok w rozwoju technologii komputerów kwantowych. Niemniej droga do jej praktycznego zastosowania, jest bardzo długa.

***

Bądź na bieżąco i zostań jednym z 89 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!