Чип Willow от Google превосходит классический компьютер в вычислениях на «септиллион лет»

Квантовые компьютеры могут показаться произведением научной фантастики, но они действительно существуют. Хотя они все еще далеки от использования в целях, для которых они лучше всего подходят, исследовательская лаборатория квантовых вычислений Google опубликовала результаты по своему последнему чипу, которые показывают, что будущее не так далеко, как можно было бы подумать.

Рассматриваемый квантовый чип называется Willow, и Google любит использовать довольно креативный текст для описания его возможностей: «Willow выполнил стандартное эталонное вычисление менее чем за пять минут, что заняло бы у одного из самых быстрых современных суперкомпьютеров 10 септиллионов лет — число, которое значительно превышает возраст Вселенной».

Это действительно звучит очень впечатляюще, но рассматриваемый эталонный тест по сути разработан для демонстрации квантовых компьютеров в наилучшем свете.

Тем не менее, то, что Google сделала с Willow, впечатляет, даже если игнорировать гиперболу и все сводится к тому, что называется квантовой коррекцией ошибок (QEC). Это набор методов, которые используются для преодоления проблем квантовых вычислений, связанных с ошибками, и обычно считается, что QEC станет инструментом, который выведет квантовые вычисления из лаборатории в повседневную реальность.

Статья, описывающая работу Google, по понятным причинам очень сложна, но ее общая суть заключается в том, что исследователи из Google Quantum AI обнаружили, что добавление большего количества кубитов в Willow на самом деле снижает частоту ошибок, а не увеличивает ее.

Это было достигнуто путем группировки большего количества физических кубитов (квантовый вычислительный эквивалент цифрового бита) в логические кубиты, что значительно упрощает обнаружение и последующее исправление любых ошибок.

На первый взгляд, достигнутые цифры не кажутся особенно впечатляющими — всего 105 физических кубитов с частотой ошибок 0,143%, — но именно поэтому Google использовала упомянутое выше утверждение о «септиллионе лет», чтобы попытаться поместить его в какой-то контекст.

Еще одним впечатляющим достижением стала долговечность логических кубитов, при этом квантовая информация сохранялась до часа.

Из-за особенностей работы квантовых компьютеров невозможно достичь нулевой частоты ошибок и иметь бесконечно поддерживаемый кубит, но ни то, ни другое не требуется для создания практичного, полностью функционального квантового компьютера.

Ошибки должны быть достаточно низкими, чтобы их возникновение было крайне маловероятным во время цикла вычислений, а также чтобы не было потери кубитов в течение этого времени.

Все это еще не до конца реализовано, но работа Google показала, что это, безусловно, достижимо. Теперь нужно будет продолжать масштабировать то, что уже было обнаружено с помощью Willow, увеличивая количество кубитов и их долговечность.

Далее последуют логические вентили, и в конечном итоге это приведет к разработке настоящего процессора QEC, который в конечном итоге будет использоваться для решения задач, которые традиционные суперкомпьютеры вынуждены решать с трудом, в частности, ИИ, сложного моделирования и анализа данных.

Только не стоит ждать, что в ближайшее время дома появится квантовый компьютер, который приготовит чашку чая «Эрл Грей».

Источник: PCGAMER