Google достигла решающей вехи в развитии квантовых вычислений. По мнению технологической группы, новый специальный чип Willow и новый метод применения проложили путь к разработке практически пригодных для использования квантовых компьютеров.
Фото: REUTERS
Willow может выполнить стандартный эталонный расчет в рамках квантовых вычислений менее чем за 5 минут. Если использовать один из самых быстрых в мире суперкомпьютеров, то же самое вычисление займет 10 септиллионов (это 10^25) лет — число, которое намного превышает возраст Вселенной, поясняет Google.
Однако такое сравнение сразу вызывает критику. Хотя прорыв, объявленный Google, представляет собой важный шаг с научной точки зрения, немецкий физик и математик Сабина Хоссенфельдер критикует сравнение, которое использует Google.
С 2019 года Google проводит подобные сравнения, когда компания хочет продемонстрировать свое превосходство в квантовых вычислениях. Однако, по словам Хоссенфельдер, упомянутый эталонный расчет представляет собой специальную вычислительную задачу, с которой, как известно, трудно справиться обычным суперкомпьютерам.
Вот почему Google может озвучивать такие невероятные цифры, как септиллионы, пишет Хоссенфельдер в публикации на платформе X. В прошлом эти сравнения вызывали сомнения в прогрессе Google в области квантовых вычислений.
Тем не менее, Хоссенфельдер подчеркивает, что снижение уровня ошибок является важной вехой. С этим суждением согласны и другие учёные, занимающиеся исследованиями в области квантовых компьютеров.
«Новый чип может экспоненциально уменьшать количество ошибок при масштабировании с использованием большего количества кубитов. Эта разработка решает ключевую проблему квантовой коррекции ошибок, над которой эта область работает уже почти 30 лет», — пишет компания в своем пресс-релизе.
В научном журнале Nature немецкий ученый-компьютерщик Хартмут Невен, основатель и руководитель лаборатории квантового искусственного интеллекта Google, и его команда сообщают, что квантовая коррекция ошибок была достигнута впервые с уровнем ошибок ниже соответствующего порога.
Одна из проблем разработки пригодных для использования квантовых компьютеров заключается в том, что частота ошибок увеличивается с появлением дополнительных вычислительных блоков («кубитов»). Исправление ошибок имеет решающее значение для разработки масштабируемых и применимых квантовых компьютеров.
Хартмут Невен (слева) и Энтони Мегрант (справа) из Google Quantum AI в лаборатории в Санта-Барбаре. Фото: REUTERS
Чтобы решить эту проблему, команда Google объединила несколько подверженных ошибкам физических кубитов в менее подверженный ошибкам логический кубит. Чтобы продемонстрировать эту связь, исследователи использовали недавно разработанный квантовый процессор Willow.
Хартмут Невен и его команда подчеркивают, что используемый метод и новый чип делают возможными масштабируемые квантовые компьютеры с коррекцией ошибок. Однако исследователи также отмечают, что достигнутый уровень ошибок все еще недостаточен для применимого квантового компьютера.
Команда ожидает, что для достижения удовлетворительного уровня ошибок им понадобится значительно больше физических кубитов. Использование большего количества кубитов с использованием нового метода также приведет к увеличению времени вычислений.
Квантовый чип Willow
Маркус Мюллер, профессор теоретической квантовой технологии в университете Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH), объяснил, что команде Google впервые экспериментально удалось продемонстрировать квантовую коррекцию ошибок значительно ниже порогов критических ошибок. По его словам, «методологически работа соответствует высоким стандартам, обычным в исследовательской области».
Михаэль Хартманн, профессор теоретической физики Университета Фридриха-Александра Эрланген-Нюрнберг, также высоко оценил научное качество работы.
«При нынешнем качестве кубитов потребуется от 100 000 до миллиона кубитов, чтобы иметь возможность выполнять большие, отказоустойчивые вычисления, которые недоступны классическим суперкомпьютерам», — написал Хартманн в издании Science Media Center (SMC).
