Google ogłosiło wyprodukowanie nowego komputera kwantowego, Willow, który ma być krokiem milowym w wyścigu o dominację w tej ekscytującej dziedzinie technologii. Firma twierdzi, że dzięki Willow znowu wyprzedziła konkurencję, ustanawiając nowe standardy w dziedzinie tzw. supremacji kwantowej. Czy to oznacza, że użyteczne komputery kwantowe są już na wyciągnięcie ręki?

Nowy lider w świecie komputerów kwantowych

W 2019 roku Google po raz pierwszy ogłosiło osiągnięcie supremacji kwantowej dzięki chipowi Sycamore, który potrafił rozwiązywać zadania niemożliwe do wykonania przez najszybsze ówczesne superkomputery. Jednak postęp w dziedzinie tradycyjnych superkomputerów szybko zmniejszył tę przewagę. Teraz, dzięki Willow, Google wraca na prowadzenie. Zdaniem Juliana Kelly’ego, głównego badacza w Google Quantum AI, Willow jest „ulepszoną wersją Sycamore z gruntownie przeprojektowaną architekturą procesora”.

Willow posiada 105 qubitów, w porównaniu do 67 qubitów swojego poprzednika. Choć teoretycznie większa liczba qubitów powinna oznaczać większą moc obliczeniową, zachowanie stabilności stanów kwantowych w tak dużych systemach jest jednym z największych wyzwań w tej dziedzinie. Jak twierdzi Kelly, zespół skoncentrował się na poprawie jakości pojedynczych qubitów, co pozwoliło Willow na utrzymanie stanów kwantowych ponad pięciokrotnie dłużej niż Sycamore.

Testy i osiągi Willow

Google ocenia swoje komputery kwantowe za pomocą zadania benchmarkowego o nazwie Random Circuit Sampling (RCS). W tym teście Willow osiągnął wyniki znacznie przewyższające możliwości tradycyjnych superkomputerów. Test, który na procesorze kwantowym trwał zaledwie 5 minut, zdaniem Google zajęłby superkomputerowi Frontier około 10 septylionów lat – czas znacznie przekraczający wiek wszechświata.

Zespół badawczy podkreśla, że Willow nie tylko jest szybszy od tradycyjnych maszyn, ale także jest mniej podatny na błędy. Dzięki zastosowaniu tzw. „qubitów logicznych” Willow jest w stanie skuteczniej korygować błędy, co stanowi klucz do tworzenia większych, stabilnych komputerów kwantowych.

Ścieżka ku praktycznej użyteczności

Pomimo imponujących wyników w benchmarkach, pytanie, które wciąż pozostaje bez odpowiedzi, brzmi: czy Willow potrafi rozwiązywać praktyczne problemy, których nie są w stanie rozwiązać tradycyjne komputery? Według Kelly’ego, osiąganie świetnych wyników w testach takich jak RCS jest „koniecznym, lecz niewystarczającym warunkiem”. Google jednak nie poprzestaje na testach teoretycznych i planuje wykorzystać Willow do obliczeń i symulacji przydatnych w realnym świecie.

Największa nadzieja dla komputerów kwantowych tkwi w ich potencjalnych zastosowaniach w takich dziedzinach jak chemia kwantowa, kryptografia czy uczenie maszynowe. Willow może przyczynić się do przełomowych odkryć w projektowaniu nowych leków, materiałów czy algorytmów bezpieczeństwa – dziedzinach, w których tradycyjne komputery napotykają na nieprzekraczalne ograniczenia.

Przyszłość komputerów kwantowych

Eksperci z całego świata zachwycają się rozwojem technologii komputerów kwantowych. Profesor Andrew Cleland z Uniwersytetu Chicago twierdzi, że Willow to „ważny i konieczny krok w kierunku stworzenia praktycznego komputera kwantowego”. Z kolei profesor Martin Weides z Uniwersytetu w Glasgow uważa, że prace Google nakreślają jasną drogę ku budowie komputerów kwantowych odpornych na błędy, co byłoby punktem zwrotnym w tym wyścigu technologicznym.

Google przyjęło unikalną strategię polegającą na powiększaniu i doskonaleniu pojedynczych qubitów logicznych, zamiast zwiększania ich liczby na chipie. Jak mówi Kelly, osiągnięcie stabilnego i wydajnego qubitu logicznego jest kluczowe do pokonywania wyzwań technologicznych stojących przed komputerami kwantowymi.

Podsumowanie

Willow to świadectwo tego, że technologia komputerów kwantowych robi znaczące postępy, zbliżając nas do przyszłości, w której będą one miały rzeczywiste zastosowanie. Choć droga do w pełni funkcjonalnego komputera kwantowego wciąż jest długa, Willow pozwala wierzyć, że nie jest to już kwestia science fiction, lecz technologii, która sukcesywnie zmienia oblicze nauki i przemysłu.