Svět kvantových počítačů se stal svědkem historického průlomu. Společnost Google představila kvantový čip Willow, který nově definuje hranice technologických možností: během pouhých pěti minut je tento procesor schopen vyřešit problém, na který by klasický superpočítač potřeboval kvadriliony let.
Tento úspěch, oznámený v časopise Nature, potvrzuje vedoucí postavení společnosti Google v závodě o kvantovou nadvládu a otevírá dveře revolučním aplikacím. Willow je supravodivý čip o velikosti 105 kubitů, který dosahuje dříve nepředstavitelných výkonů.
Kvantová nadřazenost
Pojem kvantová nadřazenost označuje okamžik, kdy kvantový počítač překoná klasický superpočítač při řešení určitého problému. Od roku 2019, kdy společnost Google dosáhla takovéto nadřazenosti se svým čipem Sycamore, zdvojnásobila kapacitu svých kubitů (základních jednotek kvantové informace) a výrazně zlepšila věrnost svých kvantových hradel.
Díky čipu Willow Google nejen upevňuje svou pozici lídra v oblasti kvantových počítačů, ale také zavádí technologii korekce chyb, která překonává jeden z největších problémů v kvantových počítačích: šum.
Kubity jsou extrémně citlivé na vnější poruchy (neboli šum) a oprava výpočetních chyb způsobených šumem byla v minulosti Achillovou patou kvantových počítačů.
Firmě Willow se daří tyto chyby exponenciálně snižovat s rostoucím počtem kubitů, což je úspěch popisovaný jako „být pod prahem kvantové korekce chyb“.
Poprvé se tak kvantový systém stává efektivnějším s rostoucí velikostí, což je úspěch, o který vědecká komunita usiluje již téměř tři desetiletí.
Vědecké a praktické důsledky
Dopad Willowa přesahuje rámec výzkumných laboratoří. Díky schopnosti řešit problémy neřešitelné klasickými počítači by plně funkční kvantové počítače mohly způsobit revoluci v oblastech, jako je např:
- Medicína: objevování léků a složité biomolekulární simulace.
- Energetika: navrhování účinnějších baterií a průlom v oblasti jaderné fúze.
- Logistika a finance: optimalizace tras a prediktivní modelování trhu.
Nejbližším úspěchem je však ověření kvantového modelu společnosti Google. Článek zveřejněný v časopise Nature podrobně popisuje, jak Willow dosahuje „kvantové nadřazenosti“ tím, že provádí výpočty, které překonávají klasické možnosti. Tento průlom nejen posiluje kvantovou teorii, ale také podněcuje návrh robustnějších a přesnějších systémů.
Výzvy zůstávají
Přestože pokroky dosažené s kvantovým čipem Willow jsou působivé, kvantové výpočty stále čelí překážkám, které vyžadují inovativní řešení. Dokonce i bez šumu je jednou z největších výzev zajistit stabilní a přesnou spolupráci více kubitů.
Představte si, že každý cubit je jako hudebník v orchestru: v kvantových počítačích „rozladění“ znamená chyby a udržení koordinace mezi mnoha hudebníky (nebo cubity) je stále složitější.
Dalším problémem je ověřování výpočtů prováděných kvantovým počítačem. Zjednodušeně řečeno, problémy, které tyto systémy mohou řešit, jsou tak složité, že i nejvýkonnějším klasickým superpočítačům by trvalo miliony let, než by ověřily, zda jsou odpovědi správné.
Vědci se proto musí při ověřování výsledkůspoléhat na nepřímé metody, což vede k debatám o přesnosti a platnosti těchto experimentů.
Navíc ne všichni jsou o těchto pokrocích přesvědčeni. Někteří kritici, jako například matematik Gil Kalai, tvrdí, že v metodách, které společnost Google použila k tvrzení, že dosáhla kvantové nadřazenosti, mohou být chyby.