3 dni temu
Firma Google dokonała przełomu w dziedzinie obliczeń kwantowych, demonstrując zdolność do utrzymania stabilności logicznego kubitu przez rekordowy czas – godzinę. Artykuł opublikowany w Nature przedstawia wyniki pracy zespołu Google Quantum AI i stanowi dowód na praktyczne możliwości korekcji błędów w komputerach kwantowych. To istotny krok na drodze do stworzenia skalowalnych systemów zdolnych do rozwiązywania złożonych problemów.
Korekcja błędów w centrum uwagi
Podstawą osiągnięcia Google było zastosowanie zaawansowanego kodu korekcji błędów, zwanego kodem powierzchniowym. Metoda ta wykorzystuje grupy sprzętowych kubitów, które współpracują w celu wykrywania i naprawiania błędów, nieuniknionych w niestabilnych środowiskach kwantowych. Dzięki ulepszeniom procesora Willow i zwiększeniu liczby kubitów dedykowanych pojedynczemu logicznemu kubitowi, Google osiągnęło wykładniczy wzrost wydajności systemu.
Przechodząc od odległości kodu o wartości trzy (tj. rozmiar siatki 3×3) do pięciu (5×5), a następnie siedmiu (7×7), zespół zaobserwował spadek wskaźnika błędów za każdym razem o czynnik dwa. Przy maksymalnej odległości 15, system utrzymał stabilność logicznego kubitu przez godzinę, co pozwala na przechowywanie informacji kwantowej przez czas wystarczający do przeprowadzenia złożonych obliczeń.
Willow – zaawansowany procesor kwantowy
Sercem tych osiągnięć jest procesor Willow, najnowszy projekt Google, zbudowany w dedykowanym laboratorium produkcyjnym firmy. Willow posiada 105 kubitów i został zaprojektowany z myślą o redukcji błędów. Zespół Google wprowadził m.in. zmiany w rozmiarze elementów kubitów, dzięki czemu stały się one mniej podatne na wpływ zakłóceń.
Willow został przetestowany w zadaniu próbkowania losowych obwodów (ang. Random Circuit Sampling, RCS). Google informuje, iż wykonanie tego zadania zajęło procesorowi mniej niż pięć minut, podczas gdy najszybszemu klasycznemu superkomputerowi zajęłoby to 10^25 lat – znacznie więcej niż wiek Wszechświata.
Mimo przełomu Google unika twierdzeń o osiągnięciu kwantowej supremacji, kładąc nacisk na praktyczność i możliwości dalszej rozbudowy systemu. W przeciwieństwie do wcześniejszego procesora Sycamore, Willow przebił tzw. próg błędu – najważniejszy punkt, w którym dodawanie kolejnych kubitów sprzętowych skutkuje większą dokładnością, a nie wzrostem błędów.
Nie wszystko jednak jest idealne. Rzadkie, ale znaczące skoki błędów, wpływające na wiele kubitów jednocześnie, wciąż stanowią wyzwanie. Google zauważa, iż dalsze badania nad tym zjawiskiem wymagają znacznych nakładów pracy i czasu.
Komputery kwantowe na horyzoncie
Choć Google osiągnęło imponujące wyniki, komercjalizacja komputerów kwantowych pozostaje odległa. Systemy takie jak Willow muszą być rozwinięte do skali, która umożliwi wykorzystanie ich w praktycznych zastosowaniach, np. w projektowaniu leków czy optymalizacji sieci logistycznych.
Procesor Willow stanowi jednak dowód, iż komputery kwantowe zbliżają się do punktu, w którym będą mogły skutecznie rywalizować z klasycznymi systemami w wybranych zadaniach. Tym samym Google po raz kolejny utwierdza swoją pozycję lidera w wyścigu o przyszłość obliczeń kwantowych.
