Google pracuje nad swoim komputerem kwantowym już od wielu lat, starając się udowodnić, że taka maszyna ma znaczną przewagę nad tradycyjnymi superkomputerami. Maszyna kwantowa nie tylko zajmuje znacznie mniej miejsca i zużywa mniej energii, ale przede wszystkim może na bieżąco wykonywać skomplikowane obliczenia, które urządzeniom opartym o klasyczny system binarny zajęłyby wieki.
Komputer kwantowy pokonał najszybszą maszynę... o 47 lat
Aby dowieść, jak wielka przepaść dzieli komputery kwantowe i konwencjonalne, naukowcy pracujący dla Google wykorzystali wciąż opracowywaną maszynę tej firmy do wykonania testu. Badacze zaprzęgli do pracy sprzęt wyposażony w najnowszy, 70-kubitowy procesor kwantowy. Kubit to najmniejsza i niepodzielna jednostka niosąca informację kwantową, na której opiera się zasada działania tych komputerów. Kubit może znaleźć się w superpozycji dwóch stanów kwantowych - przed pomiarem może być jednocześnie w stanie 0 i 1 (lub gdziekolwiek pomiędzy), a dopiero w momencie wykonania pomiaru definiuje swoją wartość. Niesie zdecydowanie więcej informacji od klasycznego bitu, a komputer wykorzystujący procesor kwantowy może wykonywać wiele obliczeń jednocześnie.
Badacze postanowili wykorzystać maszynę Google do sprawdzenia szybkości odczytu losowo generowanych procesów kwantowych. Maszyna dokonała obliczeń w sposób natychmiastowy. Następnie to samo zadanie przydzielili komputerowi kwantowemu wyposażonemu w starszy procesor Sycamore z 53 kubitami. W tym przypadku maszynie obliczenia zajęły już kilka sekund. Na koniec dokonano symulacji, polegającej na przetransferowaniu zadania do najpotężniejszego dziś klasycznego superkomputera na świecie (nazywa się Frontier i znajduje się w USA). Okazało, że ta ostatnia maszyna na wykonanie obliczeń potrzebowałaby aż 47 lat nieprzerwanej pracy. Badanie na razie pojawiło się w archiwum arXiv, ale nie zostało jeszcze zrecenzowane.
Google buduje komputer kwantowy fot. Google
Google: osiągnęliśmy supremację kwantową
Zdaniem naukowców z Google jest to jednak kolejnym dowodem na to, że firma osiągnęła wyczekiwaną od lat supremację kwantową. To taki stan w rozwoju komputerów kwantowych, gdy są one w stanie sprawnie rozwiązywać problemy, jakich najszybszy klasyczny komputer nie byłby w stanie rozwiązać w żadnym rozsądnym czasie. Co ciekawe, to już kolejny raz, gdy Google tak twierdzi - podobne deklaracje padły bowiem w 2019 roku. Wtedy też badacze firmy wykonali bardzo podobny eksperyment, ale wykorzystali wspomniany już, starszy procesor kwantowy z 53 kubitami. Obliczono, że na rozwiązywanie problemu, który wtedy maszynie kwantowej zajął 200 sekund, najnowocześniejsze superkomputery potrzebowałyby aż 10 tys. lat.
Choć badania nad komputerami kwantowymi trwają już od lat 80. ubiegłego wieku, wciąż żadna z firm lub instytucji badawczych nie zbudowała maszyny, która mogłaby zostać wykorzystana w praktyce. Prace są jednak stale prowadzone, a oprócz Google na tym polu rywalizują m.in. IBM, Microsoft i Intel. Wciąż sporym problemem jest wrażliwość kubitów na niekontrolowane "wypadanie" z superpozycji pod wpływem warunków zewnętrznych. Komputery kwantowe dysponują też zbyt małą ich liczbą, aby zapewnić oczekiwaną wydajność. Ta rośnie co prawda w sposób wykładniczy, wraz ze wzrostem liczby kubitów, ale - jak stwierdził w czerwcu br. Intel - dopiero procesory operujące na przynajmniej kilku tysiącach kubitów okażą się prawdziwą rewolucją.
