Google erzielt bahnbrechende Fortschritte bei der praktischen Anwendung von Quantencomputern

Google gibt an, einen Computeralgorithmus entwickelt zu haben, der zeigt, wie Quantencomputing praktische Anwendungen haben und einzigartige Daten für die Verwendung mit künstlicher Intelligenz generieren kann.

Google sagte, der neue Algorithmus namens Quantum Echoes, der auf den Quantenchips des Unternehmens läuft, sei 13.000 Mal schneller als der komplexeste klassische Computeralgorithmus auf einem Supercomputer.

Der Quantum Echoes-Algorithmus könnte Quantencomputern praktische Anwendungen ermöglichen.

Quantencomputer werden eine Schlüsselrolle bei der Simulation quantenmechanischer Phänomene spielen, etwa der Wechselwirkungen zwischen Atomen und Teilchen sowie der Struktur (oder Form) von Molekülen.

Eines der Werkzeuge, die Wissenschaftler zum Verständnis chemischer Strukturen verwenden, ist die Kernspinresonanz (NMR), das gleiche wissenschaftliche Prinzip wie die Magnetresonanztomographie (MRT).

Die NMR funktioniert wie ein molekulares Mikroskop und ist leistungsstark genug, um die relativen Positionen von Atomen zu beobachten und so zum Verständnis der Struktur eines Moleküls beizutragen.

Die Simulation der Form und Dynamik von Molekülen ist in der Chemie, Biologie und Materialwissenschaft von grundlegender Bedeutung. Fortschritte, die uns dabei helfen, diese Aufgabe zu meistern, werden die Entwicklung in vielen Bereichen vorantreiben, von der Biotechnologie bis hin zur Solarenergie und Fusion.

Letztes Jahr kündigte Google den Quantenchip Willow an, der nach Angaben des Unternehmens ein zentrales Problem mit „Qubits“, den Bausteinen von Quantencomputern, lösen könnte.

Die Führungskräfte sagten, die Entwicklung des Algorithmus sei ebenso wichtig wie der Chip. Der Algorithmus könne auch mit anderen Quantencomputern oder durch Experimente verifiziert werden. Überprüfbare Daten bedeuteten, dass er zu praktischen Anwendungen führen könnte.

Der Google Willow-Chip hat im Bereich des Quantencomputings bereits bedeutende Fortschritte erzielt.

In einem Proof-of-Principle-Experiment in Zusammenarbeit mit der Universität Berkeley ließ Google den Quantum Echoes-Algorithmus auf dem Willow-Chip laufen, um zwei Moleküle zu untersuchen, eines mit 15 Atomen und eines mit 28 Atomen, um die Methode zu testen.

Die Ergebnisse des Quantencomputers von Google stimmten mit denen der konventionellen NMR überein und enthüllten Informationen, die die konventionelle NMR nicht liefern kann, was eine wichtige Bestätigung unseres Ansatzes darstellt.

So wie Teleskope und Mikroskope neue, nie zuvor gesehene Welten eröffnet haben, ist dieses Experiment ein Schritt in Richtung eines „Quantenmikroskops“, das in der Lage ist, bisher nicht beobachtbare Naturphänomene zu messen.

Die quantenverstärkte NMR könnte sich zu einem leistungsfähigen Instrument in der Arzneimittelentwicklung entwickeln, indem sie dabei hilft, die Bindung potenzieller Medikamente an ihre Zielmoleküle zu bestimmen. In der Materialwissenschaft könnte sie auch dazu beitragen, die Molekülstruktur neuer Materialien wie Polymere, Batteriekomponenten oder sogar der Materialien zu bestimmen, aus denen Quantenbits (Qubits) bestehen.