Алгоритм работает на квантовом чипе Willow с 105 кубитами — сверхпроводящими цепями, хранящими квантовую информацию. Метод позволяет обнаруживать тонкие квантовые связи между удаленными частями системы, которые обычно теряются из-за шума. Том О'Брайен, научный сотрудник Google Quantum AI в Мюнхене, сравнил технологию с картографированием пещеры с помощью эха: система выполняет серию операций, возмущает кубит, затем запускает операции в обратном порядке, выявляя следы взаимодействий. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Google заявила о квантовом превосходстве и возможности изучать структуру молекул
Исследователи из Google Quantum AI разработали алгоритм квантовых эхо, который работает в 13 000 раз быстрее лучших классических компьютеров и потенциально может применяться для определения структуры молекул. Компания утверждает, что через пять лет квантовые компьютеры найдут практическое применение.
Часть криостата в центре квантовых вычислений Google. Google Quantum AI
Квантовое превосходство — способность квантовых компьютеров решать задачи значительно быстрее классических машин. Google впервые заявила о нем в 2019 году, но тогда задача не имела практического применения, и классические алгоритмы вскоре догнали квантовые. Компания D-Wave в марте этого года также объявила о решении научной задачи, но ее результат оспорили. Команда Google потратила эквивалент десяти лет работы на «красную команду» — улучшение классических алгоритмов для честного сравнения, что делает новое заявление более убедительным.
a, Когда динамические протоколы включают эхо, гейзенберговская картина эволюции оператора является естественной основой для изучения динамики. b, OTOC и OTOC(2) можно рассматривать как временные интерферометры, что подчеркивает их способность перефокусироваться на желаемых деталях и отбрасывать нежелательную динамику. Определение параметров см. в тексте.
Для изучения молекул кубиты симулируют спины атомных ядер — квантовое свойство, превращающее каждое ядро в крошечный магнит. Обычный ядерный магнитный резонанс не улавливает взаимодействия между далеко расположенными ядрами, а квантовый алгоритм может извлекать информацию о дальних связях. Пока метод применим только к простым молекулам вроде толуола, но Ашок Аджой из Калифорнийского университета в Беркли считает, что «подобные идеи могли бы в будущем распространиться на гораздо большие системы — потенциально даже белки».
Ученые отнеслись к заявлению Google с долей скепсиса
Чип для квантовых вычислений Willow от Google.
Руководитель квантовой лаборатории Google в Санта-Барбаре Хартмут Невен заявил: «Этот алгоритм открывает возможность для реальных приложений». Важное преимущество — результаты можно проверить на другом квантовом компьютере или сравнить с экспериментальными измерениями.
Но специалисты настроены скептически. Дрис Селс из Нью-Йоркского университета считает, что 13 000-кратное ускорение — недостаточный запас, а Джеймс Уитфилд из Дартмутского колледжа называет преждевременными ожидания коммерческого применения в ближайшие годы.