Google gör banbrytande framsteg för praktiska tillämpningar av kvantdatorer

Google säger att de har utvecklat en datoralgoritm som visar hur kvantberäkning kan ha praktiska tillämpningar och kan generera unik data för användning med artificiell intelligens.

Google sa att den nya algoritmen, kallad Quantum Echoes, som körs på företagets kvantchips, är 13 000 gånger snabbare än den mest komplexa klassiska beräkningsalgoritmen på en superdator.

Quantum Echoes-algoritmen skulle kunna föra kvantdatorer till praktiska tillämpningar.

Kvantdatorer kommer att spela en nyckelroll i simuleringen av kvantmekaniska fenomen, såsom interaktionerna mellan atomer och partiklar, såväl som molekylers struktur (eller form).

Ett av de verktyg som forskare använder för att förstå kemiska strukturer är kärnmagnetisk resonans (NMR), vilket är samma vetenskapliga princip som ligger bakom magnetisk resonanstomografi (MRI).

NMR fungerar som ett molekylärt mikroskop, tillräckligt kraftfullt för att vi ska kunna observera atomernas relativa positioner, vilket hjälper oss att förstå en molekyls struktur.

Att simulera molekylers form och dynamik är grundläggande inom kemi, biologi och materialvetenskap. Framsteg som hjälper oss att göra detta bättre kommer att driva utvecklingen inom många områden, från bioteknik till solenergi och fusion.

Förra året tillkännagav Google kvantchippet Willow, som företaget sa kunde lösa ett viktigt problem med "qubits", byggstenarna i kvantdatorer.

Cheferna sa att utvecklingen av algoritmen är lika betydelsefull som chipet. Algoritmen kan också verifieras med andra kvantdatorer eller genom experiment. Verifierbara data innebär att den kan leda till praktiska tillämpningar.

Googles Willow-chip har redan gjort betydande framsteg inom kvantberäkning.

I ett principtestningsexperiment i samarbete med University of Berkeley körde Google Quantum Echoes-algoritmen på Willow-chippet för att studera två molekyler, en med 15 atomer och en annan med 28 atomer, för att testa metoden.

Resultaten från Googles kvantdator matchade de från konventionell NMR och avslöjade information som konventionell NMR inte kan ge, vilket ger en viktig validering av vår metod.

Precis som teleskop och mikroskop har öppnat upp nya världar som aldrig tidigare skådats, är detta experiment ett steg mot ett "kvantmikroskop" som kan mäta tidigare oobserverbara naturfenomen.

Kvantförstärkt NMR skulle kunna bli ett kraftfullt verktyg inom läkemedelsutveckling, vilket skulle kunna hjälpa till att bestämma hur potentiella läkemedel binder till sina mål, eller inom materialvetenskap för att bestämma den molekylära strukturen hos nya material som polymerer, batterikomponenter eller till och med de material som utgör kvantbitar (qubits).