Google gjør banebrytende fremskritt for praktiske anvendelser av kvantedatamaskiner

Google sier at de har utviklet en dataalgoritme som viser hvordan kvantedatamaskiner kan ha praktiske anvendelser og kan generere unike data for bruk med kunstig intelligens.

Google sa at den nye algoritmen, kalt Quantum Echoes, som kjører på selskapets kvantebrikker, er 13 000 ganger raskere enn den mest komplekse klassiske databehandlingsalgoritmen på en superdatamaskin.

Quantum Echoes-algoritmen kan bringe kvantedatamaskiner til praktiske anvendelser.

Kvantedatamaskiner vil spille en nøkkelrolle i simulering av kvantemekaniske fenomener, som for eksempel samspillet mellom atomer og partikler, samt strukturen (eller formen) til molekyler.

Et av verktøyene forskere bruker for å forstå kjemiske strukturer er kjernemagnetisk resonans (NMR), som er det samme vitenskapelige prinsippet bak magnetisk resonansavbildning (MR).

NMR fungerer som et molekylært mikroskop, kraftig nok til å la oss observere atomenes relative posisjoner, og dermed bidra til å forstå strukturen til et molekyl.

Simulering av molekylers form og dynamikk er grunnleggende innen kjemi, biologi og materialvitenskap. Fremskritt som hjelper oss å gjøre dette bedre vil drive utviklingen på mange felt, fra bioteknologi til solenergi og fusjon.

I fjor annonserte Google kvantebrikken Willow, som selskapet sa kunne løse et sentralt problem med «qubits», byggesteinene i kvantedatamaskiner.

Lederne sa at utviklingen av algoritmen er like viktig som brikken. Algoritmen kan også verifiseres ved hjelp av andre kvantedatamaskiner eller gjennom eksperimenter. Verifiserbare data betyr at den kan føre til praktiske anvendelser.

Google Willow-brikken har allerede gjort betydelige fremskritt innen kvantedatabehandling.

I et prinsippbeviseksperiment i samarbeid med University of Berkeley kjørte Google Quantum Echoes-algoritmen på Willow-brikken for å studere to molekyler, ett med 15 atomer og et annet med 28 atomer, for å teste metoden.

Resultatene på Googles kvantecomputer samsvarte med de fra konvensjonell NMR, og avslørte informasjon som konvensjonell NMR ikke kan gi, noe som gir viktig validering av vår tilnærming.

Akkurat som teleskoper og mikroskoper har åpnet opp nye verdener vi aldri har sett før, er dette eksperimentet et skritt mot et «kvantemikroskop» som er i stand til å måle tidligere uobserverbare naturfenomener.

Kvanteforsterket NMR kan bli et kraftig verktøy i legemiddelutvikling, som kan bidra til å bestemme hvordan potensielle legemidler binder seg til målene sine, eller i materialvitenskap for å bestemme den molekylære strukturen til nye materialer som polymerer, batterikomponenter eller til og med materialene som utgjør kvantebiter (qubits).