Google osiąga kwantowy przełom. Willow 13 000× szybszy niż superkomputer

Od lat słyszymy, że komputery kwantowe to kolejna rewolucja, która odmieni naszą przyszłość i że są już praktycznie „na wyciągnięcie ręki”, lecz nigdy nie są w pełni gotowe. Obietnice o przełomie powtarzają się od dekad: ogromna moc obliczeniowa, rewolucja w medycynie, chemii, finansach i sztucznej inteligencji. Tym razem jednak naukowcy z Google mogą rzeczywiście mówić o momencie przełomowym. 

Zespół inżynierów firmy ogłosił, że ich nowy układ Willow zdołał wykonać zweryfikowany eksperyment naukowy 13 000 razy szybciej niż najszybszy dostępny superkomputer klasyczny.

Quantum Echo 

Na czym polega ten sukces? Google wykorzystało własny algorytm o nazwie Quantum Echo, zaprojektowany do symulowania zjawisk z zakresu Rezonansu Magnetycznego Jądrowego (NMR), czyli techniki znanej z medycyny jako podstawa działania rezonansu magnetycznego (MRI). W praktyce chodzi o badanie struktury cząsteczek poprzez analizę zachowań spinów magnetycznych atomów.

Nowy układ Willow zdołał wykonać zweryfikowany eksperyment naukowy 13 000 razy szybciej niż najszybszy dostępny superkomputer klasyczny.

To, co udało się osiągnąć, jest imponujące w dwójnasób: po pierwsze, Willow wykonał obliczenia niewyobrażalnie szybciej od klasycznych algorytmów; po drugie wyniki można było zweryfikować, co wcześniej było jednym z największych wyzwań w całej dziedzinie obliczeń kwantowych. Innymi słowy, komputer kwantowy nie tylko obliczył, ale zrobił to w sposób powtarzalny i zgodny z rzeczywistością.

Dlaczego to takie ważne?

Głównym problemem komputerów kwantowych od zawsze była ich niedeterministyczna natura. Wyniki obliczeń kwantowych są oparte na prawdopodobieństwie, co oznacza, że urządzenie może jedynie wskazywać najbardziej prawdopodobne rozwiązanie spośród wielu możliwych, a nie jedno pewne. Aby uczynić tę technologię praktyczną, trzeba drastycznie obniżyć poziom błędów, które mogą się kumulować i przekreślać wiarygodność wyniku.

W eksperymencie z Willow zespół Google znalazł sposób, by obejść tę przeszkodę. Układ o mocy 105 kubitów został „sondowany” miliony razy na sekundę. Naukowcy wysyłali do niego sygnał (swoisty „ping”) i analizowali odpowiedź systemu. Dzięki temu mogli obserwować stan układu bez jego zaburzania, co pozwoliło znacząco ograniczyć błędy i osiągnąć niemal deterministyczne rezultaty.

Największa w historii próba weryfikacji danych kwantowych

Zastosowana metoda wymagała przetwarzania gigantycznej ilości danych – jak podkreśla Google, była to największa tego typu analiza w historii projektów kwantowych. Pozwoliła ona na uzyskanie weryfikowalnych wyników z dokładnością, której do tej pory nie udało się osiągnąć żadnemu zespołowi badawczemu.

Tym samym Quantum Echo można uznać za pierwsze praktyczne, realne zastosowanie komputerów kwantowych w badaniach naukowych – coś, co do tej pory pozostawało w sferze teoretycznych możliwości.

Nowy etap na drodze do stabilnego kubitu

Sukces Willow nie oznacza jeszcze, że komputery kwantowe trafią jutro do laboratoriów chemicznych czy centrów danych. Ale stanowi to kamień milowy na drodze do tzw. logicznym kubitu o długim czasie życia, kluczowego elementu, który uczyni kwantowe maszyny stabilnymi i skalowalnymi. To właśnie ten cel stanowi Trzeci Etap (Milestone 3) w oficjalnej mapie rozwoju Google Quantum AI.

Zespół badawczy podkreśla, że kolejnym krokiem będzie wykorzystanie podobnych technik do symulacji bardziej złożonych zjawisk, od reakcji chemicznych po procesy biologiczne na poziomie atomowym. Jak zauważył jeden z inżynierów Google: „Komputer kwantowy to jedyne narzędzie, które może w pełni zrozumieć naturę, ponieważ sam podlega jej prawom”