Google dokonuje przełomu w praktycznych zastosowaniach komputerów kwantowych

Google twierdzi, że opracowało algorytm komputerowy, który pokazuje, w jaki sposób obliczenia kwantowe mogą znaleźć praktyczne zastosowania i generować unikalne dane do wykorzystania przez sztuczną inteligencję.

Google poinformowało, że nowy algorytm, zwany Quantum Echoes, działający na kwantowych układach scalonych tej firmy, jest 13 000 razy szybszy od najbardziej złożonego klasycznego algorytmu obliczeniowego stosowanego na superkomputerze.

Algorytm Quantum Echoes może wprowadzić komputery kwantowe do praktycznych zastosowań.

Komputery kwantowe odegrają kluczową rolę w symulowaniu zjawisk mechaniki kwantowej, takich jak oddziaływania między atomami i cząsteczkami, a także struktura (lub kształt) cząsteczek.

Jednym z narzędzi, z których korzystają naukowcy, aby zrozumieć struktury chemiczne, jest jądrowy rezonans magnetyczny (NMR), który opiera się na tej samej zasadzie naukowej, na której opiera się obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI).

NMR działa jak mikroskop molekularny, na tyle silny, że pozwala nam obserwować względne położenie atomów, pomagając w ten sposób zrozumieć strukturę cząsteczki.

Symulacja kształtu i dynamiki cząsteczek jest podstawą chemii, biologii i nauki o materiałach; postęp, który pomoże nam robić to lepiej, będzie siłą napędową rozwoju w wielu dziedzinach, od biotechnologii po energię słoneczną i syntezę jądrową.

W zeszłym roku Google ogłosiło wprowadzenie na rynek układu kwantowego Willow, który według firmy może rozwiązać kluczowy problem „kubitów”, czyli podstawowych elementów komputerów kwantowych.

Dyrektorzy stwierdzili, że rozwój algorytmu jest równie ważny, jak sam układ. Algorytm można również zweryfikować za pomocą innych komputerów kwantowych lub eksperymentalnie. Weryfikowalne dane oznaczają, że może on znaleźć praktyczne zastosowania.

Czip Google Willow poczynił już znaczące postępy w dziedzinie komputerów kwantowych.

W ramach eksperymentu mającego na celu sprawdzenie koncepcji rozwiązania problemu, przeprowadzonego we współpracy z Uniwersytetem w Berkeley, Google uruchomiło algorytm Quantum Echoes na chipie Willow, aby zbadać dwie cząsteczki, jedną składającą się z 15 atomów i drugą składającą się z 28 atomów, i przetestować tę metodę.

Wyniki uzyskane na komputerze kwantowym Google’a pokrywają się z wynikami uzyskanymi za pomocą konwencjonalnego NMR i ujawniają informacje niedostępne w przypadku konwencjonalnego NMR, co stanowi ważne potwierdzenie słuszności naszego podejścia.

Podobnie jak teleskopy i mikroskopy otworzyły nowe, dotąd nieznane światy , tak i ten eksperyment stanowi krok w kierunku stworzenia „mikroskopu kwantowego” zdolnego do pomiaru dotychczas nieobserwowalnych zjawisk naturalnych.

Wzmocniony kwantowo NMR może stać się skutecznym narzędziem w rozwoju leków, pomagając ustalić, w jaki sposób potencjalne leki wiążą się ze swoimi celami, lub w nauce o materiałach, umożliwiając określenie struktury molekularnej nowych materiałów, takich jak polimery, elementy baterii, a nawet materiały, z których zbudowane są bity kwantowe (kubity).