W poszukiwaniu supremacji kwantowej
Już w 2019 roku Google ogłosiło osiągnięcie supremacji kwantowej dzięki chipowi Sycamore, który pokonał w zadaniach obliczeniowych dotychczasowe standardy wyznaczane przez superkomputery. Od tamtego czasu jednak rozwój tradycyjnych technologii komputerowych pozwalał na wyrównanie tych różnic. Willow, nowy chip stworzony przez Google, stanowi próbę wyprzedzenia konkurencji na nowo. Jak zauważa Julian Kelly, jeden z liderów Google Quantum AI, Willow jest gruntownie przeprojektowaną wersją Sycamore, z nową geometrią procesora oraz istotnymi ulepszeniami technologicznymi.
Podstawową różnicą między Sycamore a Willow jest liczba qubitów – podstawowych jednostek obliczeniowych w komputerach kwantowych. Sycamore operował 67 qubitami, podczas gdy Willow został wyposażony w aż 105 qubitów. Jednak zwiększanie liczby qubitów stawia przed naukowcami nowe wyzwania, takie jak trudności z utrzymaniem spójności kwantowej, co stanowi klucz do stabilnego przetwarzania danych.
Postęp w jakości qubitów i benchmarkach
Jednym z najważniejszych osiągnięć Willow jest znacznie wyższa jakość qubitów w porównaniu do swojego poprzednika. Qubity w nowym chipie są w stanie zachować swoje stany kwantowe ponad pięciokrotnie dłużej, co pozwala na bardziej precyzyjne i niezawodne obliczenia. W testach wydajnościowych polegających na generowaniu losowych próbek danych – zwanym Random Circuit Sampling (RCS) – Willow osiągnął wynik, który deklasuje tradycyjne maszyny. Google twierdzi, że zadanie, które Willow wykonuje w pięć minut, zajęłoby superkomputerowi aż 10 sekstyliardów lat, czyli więcej niż wiek wszechświata podniesiony do kwadratu.
Hartmut Neven z Google Quantum AI podkreśla, że nowe możliwości Willow stawiają poprzeczkę niezwykle wysoko, zwłaszcza że metody tradycyjnej informatyki zaczynają osiągać swoje fizyczne i techniczne limity. Google jest również przekonane, że Willow będzie mógł utrzymać swoją przewagę zdecydowanie dłużej, niż udało się to osiągnąć Sycamore.
Kwestia przydatności: Droga do praktycznych zastosowań
Chociaż Willow imponuje wydajnością w testach, to wciąż otwarte pozostaje pytanie, czy komputery kwantowe potrafią sprostać praktycznym wyzwaniom obliczeniowym. Benchmark RCS, choć wymagający, nie znajduje jeszcze zastosowań w rzeczywistych problemach. Julian Kelly zaznacza, że osiągnięcie wysokich wyników w benchmarku RCS jest warunkiem koniecznym, ale jeszcze niewystarczającym, by uznać komputer kwantowy za praktyczny.
Jednak Willow wyróżnia się również w innej kluczowej dziedzinie – korekcji błędów. W komputerach kwantowych, gdzie nawet najmniejsze zakłócenia mogą prowadzić do utraty danych, zdolność do samodzielnej poprawy błędów jest kluczowa. Nowy chip Google jest w stanie podwoić swoją odporność na błędy przy odpowiednim grupowaniu qubitów w większe jednostki logiczne, co stanowi znaczący krok w stronę komputerów kwantowych odpornych na błędy.
Krok w stronę przełomu technologicznego
Zdaniem Andrew Clelanda z Uniwersytetu Chicago, Willow osiąga ważny punkt zwrotny w technologii komputerów kwantowych, ale droga do praktycznych zastosowań wciąż pozostaje długa. Eksperci, tacy jak Martin Weides z Uniwersytetu w Glasgow, widzą w tym chipie potencjał do rewolucji w takich dziedzinach jak projektowanie nowych materiałów, odkrywanie leków czy zaawansowane systemy kryptograficzne.
Google przyjmuje unikalne podejście do rozwoju technologii kwantowej, koncentrując się na zwiększaniu jakości pojedynczych qubitów logicznych zamiast maksymalizacji ich liczby. To podejście pozwala na lepsze zrozumienie naukowych i inżynieryjnych wyzwań związanych z rozwojem komputerów kwantowych.
Co dalej?
Przyszłość Willow zależy od tego, czy uda się przekroczyć granicę, która umożliwi stosowanie komputerów kwantowych do rozwiązywania rzeczywistych problemów obliczeniowych. Hartmut Neven z Google Quantum AI wskazuje, że już teraz Willow poszerza możliwości naukowe, na przykład w dziedzinie fizyki kwantowej, ale firma dąży do bardziej praktycznych zastosowań, które nie byłyby możliwe przy użyciu klasycznych komputerów. Z Willow na horyzoncie, świat komputerów kwantowych może szybciej, niż się spodziewano, wkroczyć w erę rzeczywistych zastosowań.
