Google boekt baanbrekende vooruitgang bij praktische toepassingen van quantumcomputers

Google zegt dat het een computeralgoritme heeft ontwikkeld dat laat zien hoe quantum computing praktische toepassingen kan hebben en unieke gegevens kan genereren voor gebruik met kunstmatige intelligentie.

Volgens Google is het nieuwe algoritme, Quantum Echoes genaamd, dat op de quantumchips van het bedrijf draait, 13.000 keer sneller dan het meest complexe klassieke computeralgoritme op een supercomputer.

Het Quantum Echoes-algoritme kan quantumcomputers in de praktijk brengen.

Quantumcomputers spelen een belangrijke rol bij het simuleren van kwantummechanische verschijnselen, zoals de interacties tussen atomen en deeltjes en de structuur (of vorm) van moleculen.

Een van de hulpmiddelen die wetenschappers gebruiken om chemische structuren te begrijpen, is kernspinresonantie (NMR). Dit is hetzelfde wetenschappelijke principe als dat van magnetische resonantiebeeldvorming (MRI).

NMR werkt als een moleculaire microscoop: krachtig genoeg om de relatieve posities van atomen te observeren en zo de structuur van een molecuul beter te begrijpen.

Het simuleren van de vorm en dynamiek van moleculen is van fundamenteel belang in de scheikunde, biologie en materiaalkunde. Ontwikkelingen die ons hierbij helpen, zullen ontwikkelingen op veel gebieden stimuleren, van biotechnologie tot zonne-energie en kernfusie.

Vorig jaar kondigde Google de Willow-quantumchip aan, waarvan het bedrijf zei dat deze een belangrijk probleem met 'qubits', de bouwstenen van quantumcomputers, kon oplossen.

De leidinggevenden zeiden dat de ontwikkeling van het algoritme net zo belangrijk is als de chip zelf. Het algoritme kan ook worden geverifieerd met andere quantumcomputers of door middel van experimenten. Verifieerbare gegevens betekenen dat het kan leiden tot praktische toepassingen.

De Google Willow-chip heeft al grote stappen gezet op het gebied van quantumcomputing.

In een proof-of-principle-experiment in samenwerking met de Universiteit van Berkeley paste Google het Quantum Echoes-algoritme toe op de Willow-chip om twee moleculen te bestuderen, één met 15 atomen en een andere met 28 atomen, om de methode te testen.

De resultaten op de quantumcomputer van Google kwamen overeen met die van conventionele NMR en leverden informatie op die conventionele NMR niet kan bieden. Dit was een belangrijke bevestiging van onze aanpak.

Net zoals telescopen en microscopen nieuwe werelden hebben geopend die we nog nooit eerder hebben gezien, is dit experiment een stap in de richting van een ‘kwantummicroscoop’ die in staat is om tot dan toe niet-waarneembare natuurverschijnselen te meten.

Quantumversterkte NMR zou een krachtig hulpmiddel kunnen worden bij de ontwikkeling van medicijnen. Het zou bijvoorbeeld kunnen helpen bepalen hoe potentiële medicijnen zich aan hun doelwitten binden. In de materiaalkunde zou het ook een krachtig hulpmiddel kunnen zijn om de moleculaire structuur van nieuwe materialen te bepalen, zoals polymeren, batterijcomponenten of zelfs de materialen waaruit kwantumbits (qubits) bestaan.