Závod ve využití kvantových počítačů právě zaznamenal velké zrychlení. Google nedávno oznámil významný průlom pomocí svého kvantového čipu Willow a nové metody zvané algoritmus Quantum Echoes. Tento úspěch posouvá pole blíže k tomu, co výzkumníci nazývají „praktickou kvantovou výhodou“. Poslední jmenovaný je bod, kde kvantové počítače mohou řešit smysluplné problémy reálného světa, které je pro nejlepší klasické superpočítače prostě nemožné zvládnout v rozumném čase.
Experiment společnosti Google zahrnoval komplexní fyzikální simulaci. Měřil jemný kvantový jev známý jako korelátor OTOC (second-order out-of-time-orrelator). Podle Googlu jeho kvantové zařízení provedlo výpočet více než 13 000krát rychleji než superpočítač Frontier. Frontier je v současnosti hodnocen jako nejvýkonnější klasický stroj na světě. Abychom to uvedli do perspektivy, úkol zabral kvantovému čipu něco málo přes dvě hodiny, zatímco superpočítač by vyžadoval odhadem 3,2 roku nepřetržitého provozu.
Quantum Echoes: Google demonstruje kvantovou aplikaci v reálném světě
Klíčem k této rychlosti je samotný algoritmus Quantum Echoes. Tato technika funguje tak, že využívá jedinečné vlastnosti qubitů – kvantového ekvivalentu binárních bitů – které mohou existovat ve více stavech najednou.
Proces je koncepčně jednoduchý. Tým vyšle specifický signál do kvantového systému (čip Willow), zavede malé narušení a poté spustí celý vývoj signálu zpět v čase. Jak se evoluce obrátí, kvantové vlny vytvářejí moment „konstruktivní interference“. To zvětšuje výslednou „ozvěnu“, takže konečné měření je neuvěřitelně citlivé. Výstup odhaluje, jak se informace šíří a interagují napříč kvantovým systémem.
Tento přístup je účinný, protože výsledek je ověřitelný. Na rozdíl od některých předchozích demonstrací kvantové rychlosti lze výstup algoritmu Quantum Echoes opakovat na jiných srovnatelných kvantových počítačích, a co je důležitější, lze jej křížově zkontrolovat fyzikálními experimenty v reálném světě.
Molekulární vládce pro vědu
Aby společnost Google demonstrovala užitečnost této metody v reálném světě, spojila se s výzkumníky z Kalifornské univerzity v Berkeley. Použili algoritmus Quantum Echoes ke studiu struktury dvou různých molekul.
Porovnali kvantové výsledky s výsledky ze spektroskopie nukleární magnetické rezonance (NMR). NMR je metoda, která se v současnosti používá v chemii (a vědě stojící za technologií MRI). Údaje z obou systémů se dokonale shodovaly. Podstatné je, že technika Quantum Echoes dokázala extrahovat strukturní informace, které standardní NMR metody obvykle nemohou odhalit, a účinně působí jako „molekulární vládce“ s nebývalou přesností.
Plnohodnotné kvantové počítače schopné zcela převratně změnit medicínu a vědu o materiálech stále vyžadují hardware s miliony vysoce stabilních qubitů. Google však věří, že tento algoritmický průlom je větší krok. Společnost zůstává optimistická a předpokládá, že první kvantové aplikace v reálném světě by mohly přijít během příštích pěti let. Tento výzkum ukazuje na budoucnost, kde budou kvantové stroje užitečné i pro vědecké objevy, nejen pro složité testy rychlosti.
Zdroj: androidheadlines.com
