Google заявила о прорыве на пути к практическим квантовым вычислениям

Благодаря представленному в прошлом году квантовому чипу Willow, Google заявила о прорывном исследовании, подтверждающем возможность создания реальных приложений для квантовых компьютеров. Алгоритм компании Quantum Echoes, подробно описанный в статье, опубликованной в Nature, демонстрирует "первое в истории проверяемое квантовое преимущество при выполнении алгоритма out-of-order time correlator (OTOC)".

Основная идея квантового компьютинга заключается в том, что разработка компьютерных систем с кубитами – которые могут представлять несколько состояний одновременно, в отличие от бинарных единиц и нулей, может привести к лучшему пониманию окружающих нас квантовых систем. Google считает, что новый алгоритм стал дополнительным доказательством этого предположения. Quantum Echoes способен показать, как различные части квантовой системы взаимодействуют друг с другом воспроизводимым для других квантовых компьютеров способом, и "работает в 13 000 раз быстрее на Willow, чем лучший классический алгоритм на одном из самых быстрых суперкомпьютеров в мире".

"Эхо" в названии Quantum Echoes происходит от того, как алгоритм Google взаимодействует с квантовой системой, в данном случае чипом Willow.

Мы отправляем тщательно созданный сигнал в нашу квантовую систему (кубиты на чипе Willow), возмущаем один кубит, затем точно разворачиваем эволюцию сигнала, чтобы услышать возвращающееся "эхо".

Это эхо усиливается "конструктивной интерференцией" квантовых волн, делая измерения, которые может провести Google, крайне чувствительными.

Эта чувствительность предполагает, что квантовые компьютеры могут стать важным инструментом для моделирования взаимодействия частиц или структуры молекул. В отдельном эксперименте с Калифорнийским университетом в Беркли Google попыталась доказать это, запустив алгоритм Quantum Echoes для изучения двух разных молекул и сравнив результаты с методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР), который сейчас используют учёные для понимания химической структуры. Результаты обеих систем совпали, и Google утверждает, что Quantum Echoes даже "раскрыл информацию, обычно недоступную из ЯМР".

В долгосрочной перспективе полномасштабный квантовый компьютер может использоваться для всего – от открытия лекарств до разработки новых компонентов батарей. Пока же Google считает, что исследование Quantum Echoes означает, что реальные приложения квантовых компьютеров могут появиться в течение следующих пяти лет.