Nový kvantový čip Willow podle Googlu dosáhl přelomových výsledků, když v testech dokázal za pět minut vyřešit výpočetní úlohu, která by dnešním nejrychlejším počítačům zabrala víc času, než kolik činí stáří vesmíru. Možná důležitější zprávou ale je, že čip zároveň dokáže výrazně omezit chybovost, která je jedním z největších problémů kvantových počítačů.
Kvantový čip Google Willow
Každopádně jsme stále v experimentální fázi. To znamená, že kvantový počítač, který bude mít vyřešeny problémy, je vzdálen ještě roky. Musí se pracovat na takových problémech, jako je třeba stabilita systému, který je citlivý na rušení přicházející z okolí a může ho poškodit například kosmické záření.
Reálné nasazení pak znamená, že spolu s dostatečným výkonem musí být flexibilní k řešení široké škály reálných problémů.
To, co zatím kvantový počítač od Googlu předvedl, je řešení specifického matematického problému, který nemá praktické využití a v reálném světě ani velký význam. Označuje se jako RCS (random circuit sampling) a takové velmi rychlé zpracování výpočtů slouží prakticky jen k ukázce síly systému. Je to takový benchmark Goolgu pro kvantové systémy.
„Výkon čipu Willow je ohromující: provedl výpočet za méně než pět minut, který by jednomu z nejrychlejších současných superpočítačů trval 1025 let (10 kvadrilionů let). Pro lepší představu: je to 10 000 000 000 000 000 000 000 000 let. Toto neuvěřitelné číslo výrazně překračuje známé časové škály ve fyzice i stáří vesmíru. Podporuje teorii, že kvantové výpočty probíhají v mnoha paralelních vesmírech, což je v souladu s myšlenkou multivesmíru, kterou poprvé představil fyzik David Deutsch,“ uvedla firma.
Google a další společnosti investující obrovské částky do kvantových systémů však doufají, že kvantové počítače budou schopny provádět komplexnější a náročnější výpočty, než bylo dosud možné, a urychlí tak řešení doposud nepředstavitelných úloh například v astronomii, biochemii, meteorologii a dalších oborech – až po vojenství. Mohly by také nabídnout ještě lepší umělou inteligenci.
Méně chybové kvantové počítače
Vlastnosti subatomárních částic se vědci snaží ve výpočetní technice využít už několik desetiletí. Tentýž elektron se například může na velkou vzdálenost propojit s jinou částicí díky efektu kvantového provázání, anebo může být ve stejnou chvíli na různých místech.
Co je to vlastně kvantová provázanost? Expert vysvětluje, proč trojice vědců získala Nobelovu cenu |
Zatímco tradiční výpočetní technika se spoléhá na bity, tedy na jedničky a nuly, kvantová výpočetní technika používá kvantové bity – qubity, které mohou být zároveň jednička i nula, říká se tomu superpozice. Díky kvantovému provázání těchto qubitů může růst rychlost výpočtů exponenciálně. Každý přidaný qubit zvýší výpočetní výkon dvakrát. Problém je, že čím víc qubitů se na čipu nachází, tím víc chyb může vznikat, což může čip degradovat na úroveň běžného počítače.
Proti tomu se dá částečně bojovat výrazným podchlazením blížícím se absolutní nule za pomoci tekutého helia. Kvůli takovým chybám se také často vytváří víc fyzických qubitů, než je potřeba, které se spojují do takzvaných logických qubitů, a používají se techniky korekce chyb, aby bylo možné získat menší počet spolehlivých a užitečných qubitů.
Už od devadesátých let tak vědci pracují na kvantové korekci chyb. Google nyní oznámil, že se mu podařilo propojit qubity čipu Willow tak, aby s jejich rostoucím počtem chybovost klesala. Společnost tvrdí, že dokáže chyby opravovat v reálném čase, což je podle ní klíčový krok k praktickému využití kvantových počítačů.
„V tomto okamžiku můžeme mluvit o Willow jako o novém králi mezi kvantovými procesory. Zatím za ten nejlepší byl považován kvantový procesor IBM Heron, který byl nedávno upgradován na 156 qubitů. Ačkoli Heron má víc qubitů, tak jejich kvalita je nižší než u Willow, díky čemuž Willow dosáhl již výše zmíněných výborných výsledků a rekordů,“ píše Michal Křelina na odborném serveru Qubits.cz.
