Istraživači kvantnog računalstva iz Googlea objavili su novo postignuće koje predstavlja prvi slučaj u povijesti da je kvantno računalo uspješno pokrenulo provjerljivi algoritam na hardveru, nadmašujući pritom i najbrža klasična superračunala. Novi algoritam, nazvan Quantum Echoes (Kvantni odjeci), sposoban je izračunati strukturu molekule, čime otvara put prema stvarnim primjenama kvantnog računarstva.

Ovo postignuće nadovezuje se na desetljeća rada i šest godina značajnih postignuća. Googleov je tim još 2019. godine demonstrirao da kvantno računalo može riješiti problem za koji bi najbržem klasičnom superračunalu trebale tisuće godina i tada prvi put u svojim objavama počeo spominjati postizanje "kvantne nadmoći". Krajem prošle godine, novi kvantni čip Willow pokazao je kako drastično suzbiti pogreške, rješavajući ključni problem koji je znanstvenicima predstavljao izazov gotovo 30 godina. Najnoviji iskorak, pak, približava kvantna računala mogućnosti ostvarivanja velikih otkrića u područjima poput medicine i znanosti o materijalima.

Provjerljiv rezultat

Algoritam Quantum Echoes pokazao se 13.000 puta bržim na kvantnom čipu Willow u usporedbi s najboljim klasičnim algoritmom koji se izvodio na jednom od najbržih svjetskih superračunala. Kao takav, može biti koristan u učenju strukture sustava u prirodi, od molekula i magneta do crnih rupa. Ovo je prvi put da je bilo koje kvantno računalo uspješno pokrenulo provjerljivi algoritam koji nadmašuje sposobnosti superračunala.

Kvantna provjerljivost, opisuje Google, znači da se rezultat može ponoviti na istom kvantnom računalu – ili bilo kojem drugom istog kalibra – kako bi se dobio identičan odgovor, čime se rezultat potvrđuje. Ovo ponovljivo, neklasično računanje temelj je za skalabilnu verifikaciju, što kvantna računala približava praktičnoj primjeni.

Hardverski napredak čipa

Nova tehnika funkcionira, kažu, poput "naprednog odjeka". Pažljivo osmišljen signal šalje se u kvantni sustav, tj. kubite na čipu Willow, jedan se kubit potom perturbira, a zatim se evolucija signala precizno preokreće kako bi se "slušao" odjek koji se vraća. Taj je kvantni odjek pojačan konstruktivnom interferencijom – fenomenom gdje se kvantni valovi zbrajaju i postaju jači, čineći mjerenje izuzetno osjetljivim. Rad o ovoj tehnici objavljen je u časopisu Nature.

Put prema stvarnoj primjeni

Kvantna računala bit će ključna u modeliranju kvantno-mehaničkih fenomena, poput interakcija atoma i subatomskih čestica te pri analizi strukture molekula. Jedan od alata koji znanstvenici koriste za razumijevanje kemijske strukture je nuklearna magnetska rezonancija, koja djeluje kao molekularni mikroskop, dovoljno moćan da omogući uvid u relativni položaj atoma. Modeliranje oblika i dinamike molekula temeljno je u kemiji, biologiji i znanosti o materijalima, a napredak u tom području može značiti napredak u raznim područjima, u rasponu od biotehnologije i solarne energije do nuklearne fuzije.