⚠️ Quantum Echoes: Как Google подошел к верифицируемому квантовому превосходству

Совсем недавно, в журнале Nature, появилась статья, которая заставила всех говорить о квантовых вычислениях. Google наконец-то продемонстрировали первый в истории верифицируемый квантовый алгоритм, который имеет физическое значение и может быть использован в реальных приложениях. Это событие — настоящий прорыв, который может изменить наш подход к вычислениям и моделированию сложнейших явлений, от молекул до черных дыр.

Эксперимент был проведен с использованием квантового чипа Willow. Алгоритм, получивший название Quantum Echoes, — это что-то совершенно новое в мире квантовых вычислений.

❓ Как это работает? Процесс, описанный в статье, можно представить в несколько шагов:

— Запуск сигнала в систему из 105 кубитов. Это не просто набор операций, а их последовательное перемешивание, создающее сложную квантовую суперпозицию.

— Возмущение одного кубита. На одном из кубитов системы мы применяем фазовый сдвиг — своего рода источник ошибки, от которого мы хотим отслеживать, как информация будет распространяться.

— Обратная эволюция. После того как мы внесли возмущение, система выполняет те же операции, но в обратном порядке. Если бы возмущений не было, система вернулась бы в исходное состояние. Но квантовые вычисления — это хаос, и ошибка может заразить остальные кубиты.

— Измерение разницы. После обратной эволюции мы смотрим, как сильно изменилось состояние системы, и проверяем, насколько информация была сохранена.

✏️ Что нового в этом эксперименте?

Раньше такие эксперименты можно было провести только на очень маленьких системах (до 10 кубитов). Но теперь Google доказали, что можно работать с системой из 105 кубитов и сохранять информацию даже после серьезных возмущений. Это не просто доказательство принципа, а реальная работающая модель, что очень важно для дальнейшего прогресса квантовых вычислений.

Для традиционных суперкомпьютеров выполнение подобного расчета заняло бы 13,000 раз больше времени, что ещё раз подчеркивает, насколько квантовые вычисления могут изменить картину вычислительных возможностей.

🔴 Как это может быть полезно?

Ключевым моментом этого эксперимента является то, что результат стал воспроизводимым. А это, к сожалению, большая редкость для квантовых систем, которые, как правило, склонны к нестабильности.

Google уже провела первые эксперименты с моделированием молекул. Например, они использовали алгоритм Quantum Echoes для моделирования молекул с 15 и 28 атомами. Результаты оказались близки к тем, что получают с помощью традиционной НМР-спектроскопии, но добавили новую информацию, которая обычно недоступна классическим методам.

Это как квантовый микроскоп, который может открывать новые горизонты в материаловедении и поиске лекарств. Представьте, если эта технология продолжит развиваться, то она откроет совершенно новые возможности для ученых и исследователей в самых разных областях.

Data Science