Квантовый чип Google Willow решил задачу, на которую обычный компьютер потратил бы 10 септиллионов лет

Компания Google заявила, что преодолела ключевую проблему в области квантовых вычислений с помощью нового поколения чипов, решив за пять минут вычислительную задачу, на решение которой классическому компьютеру потребовалось бы больше времени, чем прошло с возникновения Вселенной.

Как и другие технологические гиганты, такие как Microsoft и IBM, Google развивает квантовые вычисления, поскольку они обещают вычислительные скорости, намного превосходящие самые быстрые современные системы. Хотя математическая задача, решенная квантовым чипом компании не имеет коммерческого применения, Google надеется, что квантовые компьютеры в скором будущем решат проблемы в медицине, химии и искусственном интеллекте, которые недоступны для современных компьютеров.

Результаты были получены новым чипом Willow со 105-ю кубитами, которые являются строительными блоками квантовых компьютеров. Кубиты очень быстры, но подвержены ошибкам, поскольку им может мешать даже что-то столь маленькое, как субатомная частица.

По мере того, как все больше кубитов упаковываются в чип, эти ошибки могут накапливаться, делая чип не лучше обычного компьютерного чипа. Поэтому с 1990-х годов ученые работали над квантовой коррекцией ошибок.

Теперь компания Google заявила, что нашла способ связать кубиты чипа Willow так, чтобы частота ошибок снижалась по мере увеличения числа кубитов. Компания также заявляет, что может исправлять ошибки в реальном времени, что является ключевым шагом на пути к тому, чтобы сделать квантовые машины практичными.

В 2019 году IBM оспорила заявление Google о том, что квантовый чип Google решил задачу, на решение которой классическому компьютеру потребовалось бы 10 000 лет, заявив, что эту задачу можно решить за два с половиной дня, используя другие технические предположения о классической системе.

Willow выполнил стандартное эталонное вычисление менее чем за пять минут, на что одному из самых быстрых современных суперкомпьютеров потребовалось бы 10 септиллионов (то есть 10 ²⁵ ) лет — число, значительно превышающее возраст Вселенной.

Хартмут Невен

Основатель и руководитель Google Quantum AI

В сообщении в блоге Google заявил, что принял во внимание некоторые из этих опасений в своих новейших оценках. Даже при самых идеалистических условиях, как заявил Google, классическому компьютеру все равно потребовался бы миллиард лет, чтобы получить те же результаты, что и его новейший чип.

По словам главного архитектора Google Quantum AI Энтони Мегранта, некоторые конкуренты Google производят чипы с большим количеством кубитов, чем Google, но Google сосредоточена на создании максимально надежных кубитов.

Google изготавливала свои предыдущие чипы на общем предприятии в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре, но теперь построила собственное специализированное производственное предприятие для производства чипов Willow. Энтони Мегрант сказал, что новое предприятие ускорит то, как быстро Google сможет производить будущие чипы, которые охлаждаются в огромных холодильниках, называемых криостатами, для проведения экспериментов.

Следующая задача, которую ставит перед собой Google — продемонстрировать первое «полезное, выходящее за рамки классики» вычисление на современных квантовых чипах, которое будет иметь отношение к реальному приложению.

Разработчики оптимистично настроены и с оптимизмом смотрим на то, что поколение чипов Willow поможет им достичь этой цели. До сих пор было проведено два отдельных типа экспериментов. С одной стороны, они провели тест RCS, который измеряет производительность по сравнению с классическими компьютерами, но не имеет известных реальных приложений. С другой стороны, они провели интересные с научной точки зрения симуляции квантовых систем, которые привели к новым научным открытиям, но все еще находятся в пределах досягаемости классических компьютеров.

Новая цель — сделать и то, и другое одновременно — войти в сферу алгоритмов, которые находятся за пределами досягаемости классических компьютеров и которые полезны для реальных, коммерчески значимых задач.