Chip Google, nazwany Willow (Wierzba), jest najnowszym osiągnięciem w dziedzinie zwanej obliczeniami kwantowymi, która próbuje wykorzystać zasady fizyki cząstek elementarnych do stworzenia nowego typu komputera o przepotężnej mocy.
Google twierdzi, że jego nowy chip kwantowy zawiera kluczowe "przełomy" i "toruje drogę do użytecznego komputera kwantowego na dużą skalę". Firma twierdzi, że ma taką moc obliczeniową, że w ciągu 5 minut jest w stanie rozwiązać zadanie, któremu najszybszemu obecnie superkomputerowi zajęłoby dziesięć septylionów lat. Czyli 10 000 000 000 000 000 000 000 000 lat.
Jednak, jak wskazuje BBC, eksperci twierdzą, że Willow jest na razie urządzeniem w dużej mierze eksperymentalnym, co oznacza, że stworzenie komputera kwantowego wystarczająco potężnego, aby rozwiązać szeroki zakres rzeczywistych problemów, zajmie jeszcze lata – i miliardy dolarów.
Kwantowe komputery
Komputery kwantowe działają w zasadniczo inny sposób niż komputer w telefonie lub laptopie. Wykorzystują zasady mechaniki kwantowej, dziedziny nauki poświęconej zachowaniu ultradrobnych cząstek, do rozwiązywania problemów znacznie szybciej niż tradycyjne komputery.
Naukowcy mają nadzieję, że komputery kwantowe będą w stanie w końcu wykorzystać tę zdolność do znacznego przyspieszenia złożonych procesów, takich jak tworzenie nowych leków. Istnieją również obawy, że można taki komputer wykorzystać do złych celów – na przykład do złamania niektórych rodzajów szyfrowania stosowanych do ochrony wrażliwych danych.
W lutym Apple ogłosił, że szyfrowanie chroniące czaty w iMessage jest "kwantowo odporne", aby uniemożliwić ich odczytanie przez przyszłe potężne komputery kwantowe.
Hartmut Neven kierujący laboratorium Google Quantum AI, które stworzyło Willow, opisuje siebie jako "głównego optymistę projektu". Powiedział BBC, że Willow będzie wykorzystywana w niektórych praktycznych zastosowaniach, ale na razie odmówił podania bliższych szczegółów. - Jednak chip zdolny do zastosowań komercyjnych pojawi się dopiero pod koniec dekady – dodał.
Początkowo zastosowania te miałyby dotyczyć symulacji systemów, w których ważne są efekty kwantowe.
- Na przykład są istotne w przypadku projektowania reaktorów termojądrowych, a także w celu zrozumienia funkcjonowania leków i rozwoju farmaceutyki. Byłoby to istotne także w przypadku opracowywania lepszych akumulatorów samochodowych i wielu innych - powiedział Neven.
Ostrożny sceptycyzm naukowców
Neven powiedział BBC, że wydajność Willow oznacza, że jest to "najlepszy procesor kwantowy, jaki kiedykolwiek zbudowano".
Jednak profesor Alan Woodward, ekspert w dziedzinie informatyki na Uniwersytecie Surrey w rozmowie z brytyjskim serwisem zaznacza, że komputery kwantowe będą lepsze w wielu zadaniach niż obecne "klasyczne" komputery, ale ich nie zastąpią. Przestrzega przed przecenianiem wagi osiągnięć Willow po wynikach uzyskanych w jednym teście.
- Trzeba uważać, aby nie porównywać jabłek i pomarańczy – powiedział BBC.
Firma Google wybrała problem do wykorzystania jako punkt odniesienia dla wydajności, który był "szyty na miarę dla komputera kwantowego" i nie wykazał "uniwersalnego przyspieszenia w porównaniu z komputerami klasycznymi". Niemniej jednak stwierdził, że Willow stanowi znaczący postęp, szczególnie w tak zwanej korekcji błędów.
Mówiąc najprościej, im bardziej użyteczny jest komputer kwantowy, tym więcej ma kubitów. Jednak głównym problemem tej technologii jest podatność na błędy – tendencja, która wcześniej wzrastała, im więcej kubitów miał chip.
Badacze Google twierdzą jednak, że udało im się to odwrócić i zaprojektować i zaprogramować nowy chip tak, aby poziom błędów spadał w całym systemie wraz ze wzrostem liczby kubitów. Był to poważny "przełom", który sprostał kluczowemu wyzwaniu, przed którym stała ta dziedzina "przez prawie 30 lat", uważa Neven.
Powiedział BBC, że można to porównać do sytuacji, gdybyśmy mieli "samolot z tylko jednym silnikiem – to zadziała, ale dwa silniki są bezpieczniejsze, cztery silniki są jeszcze bezpieczniejsze". Błędy stanowią istotną przeszkodę w tworzeniu wydajniejszych komputerów kwantowych, a rozwój ten "zachęcił wszystkich, którzy próbowali zbudować praktyczny komputer kwantowy" – stwierdził profesor Woodward.
Ale sam Google zauważa, że aby opracować praktycznie użyteczne komputery kwantowe, poziom błędów będzie nadal musiał być znacznie niższy niż ten, który stwierdzony jest w przypadku Willow. Willow została wyprodukowana w nowym, specjalnie wybudowanym zakładzie produkcyjnym Google w Kalifornii.
Przełom nie, ale imponujące dzieło
Michael Cuthbert, dyrektor brytyjskiego Narodowego Centrum Obliczeń Kwantowych (NQCC), które utworzono niedawno powiedział w rozmowie z BBC, że obawia się używania języka, który podsyca podekscytowanie i szum dookoła jakiegoś tematu. Uważa on, że Willow jest bardziej "kamieniem milowym niż przełomem", niemniej jednak stwierdził, że jest to "wyraźnie bardzo imponujące dzieło".
Ostatecznie komputery kwantowe pomogłyby w szeregu zadań, w tym w "problemach logistycznych, takich jak dystrybucja ładunków w samolotach lub kierowanie sygnałów telekomunikacyjnych lub magazynowanie energii w całej sieci krajowej" – powiedział.
W Wielkiej Brytanii istniało już 50 przedsiębiorstw kwantowych, które pozyskały finansowanie o wartości 800 milionów funtów i zatrudniały 1300 osób.
W piątek naukowcy z Uniwersytetu Oksfordzkiego i Uniwersytetu w Osace w Japonii opublikowali artykuł przedstawiający bardzo niski poziom błędów w kubicie z uwięzionymi jonami. Ich podejście różni się od stworzenia komputera kwantowego zdolnego do pracy w temperaturze pokojowej, podczas gdy chip Google'a, aby był skuteczny, musi być przechowywany w bardzo niskich temperaturach.
Autorka/Autor: jw/ams
Źródło: BBC
Źródło zdjęcia głównego: Gorodenkoff/Shutterstock