Благодаря представленному в прошлом году квантовому чипу Willow quantum chip, Google сегодня утверждает, что провела прорывное исследование, подтверждающее возможность создания реальных приложений для квантовых компьютеров. Алгоритм Quantum Echoes компании, подробно описанный в в статье, опубликованной в Nature, является демонстрацией «первого в истории проверяемого квантового преимущества при выполнении алгоритма выход-из-порядка временных корреляторов (OTOC)».
Основное убеждение в квантовых вычислениях заключается в том, что разработка компьютерных систем с кубитами — которые могут одновременно представлять несколько состояний, в отличие от двоичных единиц и нулей — может привести к лучшему пониманию окружающих нас квантовых систем. Google считает, что их новый алгоритм является еще одним подтверждением этого предположения. Алгоритм Quantum Echoes способен иллюстрировать, как различные части квантовой системы взаимодействуют друг с другом, причем это взаимодействие может быть воспроизведено другими квантовыми компьютерами и работает «в 13 000 раз быстрее на Willow, чем лучший классический алгоритм на одном из самых быстрых суперкомпьютеров в мире».
«Эхо» в названии Quantum Echoes происходит от того, как алгоритм Google взаимодействует с квантовой системой, в данном случае с чипом Willow. «Мы посылаем тщательно сконструированный сигнал в нашу квантовую систему (кубиты на чипе Willow), возмущаем один кубит, а затем точно обращаем эволюцию сигнала, чтобы услышать «эхо», которое возвращается», — объяснила компания в своем анонсирующем блоге. Это эхо усиливается «конструктивной интерференцией» квантовых волн, что делает измерение, которое Google способен провести, чрезвычайно чувствительным.
Эта чувствительность предполагает, что квантовые компьютеры могут стать важным инструментом для моделирования таких явлений, как взаимодействие частиц или структура молекул. В отдельном эксперименте с Калифорнийским университетом в Беркли Google попытался доказать это, запустив алгоритм Quantum Echoes для изучения двух различных молекул и сравнив его с методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР), который в настоящее время используется учеными для понимания химической структуры. Результаты обеих систем совпали, и Google заявляет, что Quantum Echoes даже «раскрыл информацию, обычно недоступную из ЯМР».
В долгосрочной перспективе полномасштабный квантовый компьютер может использоваться для всего — от разработки лекарств до создания новых компонентов батарей. Однако на данный момент Google считает, что их исследование Quantum Echoes означает, что реальные приложения квантовых компьютеров могут появиться в течение следующих пяти лет.
