Google Quantum AI har brukt sin 65-qubit-prosessor til å utføre en fysikksimulering som ifølge selskapet gikk 13 000 ganger raskere enn verdens kraftigste superdatamaskin.
Eksperimentet markerer et mulig gjennombrudd i jakten på praktisk kvantefordel, skriver The Quantum Insider.
Kvantealgoritme som “snur tiden”
Resultatene, publisert i tidsskriftet Nature, bygger på en ny algoritme kalt Quantum Echoes. Den måler såkalte kvanteinterferenser – fenomener som klassiske maskiner ikke klarer å reprodusere effektivt.
På Frontier-superdatamaskinen ville beregningen tatt 3,2 år. Googles kvanteprosessor, derimot, fullførte oppgaven på litt over to timer.
– Algoritmen kjører 13 000 ganger raskere enn den beste klassiske løsningen, sa Hartmut Neven, visepresident for ingeniørforskning i Google, under en pressekonferanse.
– Den oppfyller drømmen til fysikeren Feynman: den produserer forutsigelser som kan bekreftes i virkelige eksperimenter.
Ser inn i kvantekaoset
Forskerne brukte såkalt «tidsreversering» for å observere hvordan informasjon sprer seg og forvrenges i et kvantesystem – et fenomen kjent som kvantekaos.
Ifølge forsker Tom O’Brien går algoritmen frem og tilbake i tid:
– Vi utvikler systemet fremover, legger inn en liten forstyrrelse, og så kjører vi det bakover. Denne interferensen skaper et «sommerfugl-effekt»-mønster som vi kan måle på avsidesliggende qubits, forklarte han.
Les også: Kvantegjennombrudd ved Caltech – og gjør det uten nedkjøling
Dette gjør det mulig å måle hvor raskt kvanteinformasjon «skrubles» sammen – en beregning som hittil har vært umulig å simulere på vanlige datamaskiner.
Fra fysikk til biokjemi
Google hevder at Quantum Echoes kan få praktiske anvendelser. Forskerne demonstrerte hvordan teknikken kan forlenge rekkevidden til kjerne-magnetisk resonans (NMR), et sentralt verktøy i kjemi og medisinsk forskning.
Ved å modellere magnetiske signaler mellom atomer på større avstander kan kvanteprosessoren fungere som et «molekylært forstørrelsesglass» og gi innblikk i strukturer som klassiske metoder ikke kan avdekke.
– Dette kan bli et nytt verktøy for NMR, som lar oss se sammenhenger mellom atomer som ligger lenger fra hverandre, sa O’Brien.
En vei mot «praktisk kvantefordel»
Eksperimentet representerer ifølge Google det første programvarebaserte gjennombruddet på selskapets seks-trinns veikart mot praktisk kvantedatabehandling. Tidligere milepæler har vært demonstrasjon av kvanteoverlegenhet i 2019 og forbedret feilkorreksjon i nyere tid.
– Innen fem år tror vi at vi vil se virkelige anvendelser som bare er mulig med kvantedatamaskiner, som kvanteforbedret måleteknikk, sa Neven.
Selv om forskerne understreker at dette ikke er et generelt bevis på kvanteoverlegenhet, markerer forsøket et tydelig skritt inn i den «bortenfor-klassiske» sonen – der selv de kraftigste superdatamaskinene ikke lenger klarer å følge med.
