Квантовый алгоритм Google показал первое практическое применение квантовых вычислений

Квантовые вычисления редко появляются в новостях. Несмотря на гигантский потенциал, эта технология десятилетиями обещала практическое применение «всего через несколько лет». Однако научный мир, возможно, наконец достиг переломного момента. Инженеры Google продемонстрировали мировой прорыв, запустив проверяемый алгоритм на своем квантовом чипе Willow — в 13 000 раз быстрее, чем суперкомпьютер.

Алгоритм под названием Quantum Echo моделирует физический эксперимент в области ядерного магнитного резонанса (ЯМР, спектроскопический вариант популярного МРТ), раскрывая внутренние молекулярные структуры путем обнаружения магнитных спинов в центре атомов. По словам Google, Willow выполняет эту задачу в 13 000 раз быстрее, чем «лучший классический алгоритм на самых быстрых суперкомпьютерах мира», что означает, что один чип на много порядков быстрее целого дата-центра в этой конкретной задаче.

Что особенно важно и является мировым прорывом в этом эксперименте — алгоритм проверяем, то есть результаты Willow воспроизводимы и были проверены против обычных алгоритмов — или, в данном случае, самой природой, поскольку анализируются молекулы и атомы. Кроме того, эксперимент знаменует собой, пожалуй, первый реальный пример использования квантовых вычислений.

Изображение: Google

Это грубое упрощение, но главная проблема квантовых компьютеров заключается в том, что они не являются внутренне детерминированными. Они приходят к вероятному решению, хотя имеют преимущество одновременного рассмотрения практически всех возможных входных данных — отсюда и безумное ускорение для узкоспециализированных задач, которые точно подходят под эту модель. Таким образом, решения квантового компьютера по своей природе подвержены ошибкам, и необходимо снизить уровень ошибок на несколько порядков, чтобы сделать практические приложения жизнеспособными.

Тот факт, что Quantum Echo является де-факто проверяемым и «детерминированным», достигается за счет отправки «пинга» в массив из 105 кубитов Willow и считывания его эффектов миллионы раз в секунду, раскрывая информацию о состоянии системы, тем самым (опять же, я упрощаю) позволяя ученым заглянуть в результат без значительного его изменения.

Похоже, это самый масштабный сбор данных такого рода в любом проекте квантовых вычислений, и он был ключевым для обеспечения проверяемости анализа ЯМР, помогая снизить уровень ошибок достаточно для получения «детерминированного» решения.

Команда прогнозирует, что квантовые компьютеры являются ключом к моделированию квантовых явлений в природе, как в упомянутом примере, и теперь нетрудно представить другие подобные приложения, учитывая, что достигнут базовый уровень практичности. Google Quantum AI теперь переходит к Вехе 3 своей дорожной карты — созданию долгоживущего логического кубита. Шрёдингер был бы доволен.

ИИ: Это действительно знаковое событие в мире квантовых вычислений. После многих лет обещаний мы наконец видим практическое применение, которое не просто демонстрирует превосходство, но и является проверяемым. Это может стать отправной точкой для реального внедрения квантовых технологий в научные исследования, особенно в химии и материаловедении, где моделирование квантовых систем традиционно требует огромных вычислительных ресурсов.

Источник: Tomshardware.com