Оригинал статьи

Google продемонстрировала первое практическое применение квантовых вычислений — чип Willow на 105 кубитах выполнил алгоритм Quantum Echo в 13 000 раз быстрее суперкомпьютера

Квантовые вычисления нечасто попадают в новости — несмотря на огромный потенциал, технология уже десятилетиями обещает «практические применения через несколько лет».
Однако, похоже, момент прорыва наконец настал: инженеры Google впервые запустили проверяемый алгоритм на квантовом чипе Willow, показав результат, который в 13 000 раз быстрее, чем у суперкомпьютера.

Использованный алгоритм называется Quantum Echo. Он моделирует эксперимент ядерного магнитного резонанса (NMR) — физическое явление, лежащее в основе магнитно-резонансной томографии (МРТ), — позволяя выявлять внутреннюю структуру молекул через наблюдение магнитных спинов атомных ядер.

По данным Google, чип Willow выполняет этот расчёт в 13 000 раз быстрее, чем лучший классический алгоритм на самом мощном суперкомпьютере в мире — то есть один квантовый чип превзошёл целый дата-центр в своей конкретной задаче.

Главное достижение эксперимента — его проверяемость. Результаты Willow воспроизводимы и подтверждены как классическими алгоритмами, так и самой природой, ведь в исследовании анализировались реальные молекулы и атомы.

Таким образом, этот эксперимент можно считать первым настоящим примером практического применения квантовых вычислений — шагом, который переводит технологию из мира теории в реальную научную и инженерную практику.

Google достигла нового рубежа в квантовых вычислениях: алгоритм Quantum Echo делает квантовые результаты воспроизводимыми и детерминированными

Если сильно упростить, основная проблема квантовых компьютеров в том, что они не являются детерминированными по своей природе.
Они приходят к вероятностному решению, хотя и обладают преимуществом — способностью рассматривать практически все возможные входные данные одновременно.
Именно поэтому они демонстрируют фантастическое ускорение в отдельных задачах, идеально подходящих под их структуру.
Однако из-за этой вероятностной природы результаты квантовых вычислений подвержены ошибкам, и чтобы сделать технологию практически применимой, необходимо снизить уровень ошибок на несколько порядков.

---

Quantum Echo сделал квантовые вычисления “детерминированными”

Главная инновация Google заключается в том, что алгоритм Quantum Echo фактически сделал квантовые результаты проверяемыми и “детерминированными”.
Это достигается путём посылки “пинга” в массив из 105 кубитов чипа Willow и чтения их отклика миллионы раз в секунду.
Так учёные получают информацию о состоянии системы, не разрушая само квантовое состояние — своеобразный способ “заглянуть внутрь коробки Шрёдингера”, не открывая её.

Это, по сути, самый масштабный сбор квантовых данных в истории, и именно он позволил проверить результаты NMR-моделирования и снизить уровень ошибок достаточно, чтобы считать решение детерминированным.

---

От теории — к практическому моделированию природы

Команда Google Quantum AI считает, что квантовые компьютеры — ключ к моделированию квантовых явлений в природе, как это показал пример с NMR.
Теперь, когда установлен базовый уровень практической реализуемости, возможности применения квантовых вычислений резко расширяются — от физики твёрдого тела до химии и биомедицины.

Google Quantum AI уже переходит к третьему этапу своего плана — созданию долговечного логического кубита, способного сохранять квантовую информацию без ошибок.

Похоже, Шрёдингер действительно был бы доволен.