Quantum Echoes: Google заявила о первой «верифицируемой квантовой выгоде» на чипе Willow

22 октября Google Quantum AI представила алгоритм Quantum Echoes, впервые продемонстрировав «верифицируемую квантовую выгоду» на реальном железе. Алгоритм измеряет out-of-time-order correlators (OTOC) — наблюдаемые величины, результат которых можно воспроизвести на другом сопоставимом квантовом компьютере. На 105-кубитном чипе Willow он работает в среднем в 13 000 раз быстрее, чем лучший классический алгоритм на одном из самых мощных суперкомпьютеров, а результаты опубликованы в Nature. Это делает шаг от «демонстраций» к прикладным задачам — от химии до материаловедения. blog.google+2Google Research+2

Что именно сделали. В Quantum Echoes система сначала эволюционирует «вперёд» (U), затем слегка возмущается на одном кубите и эволюционирует «назад» (U†). Возникающий «квантовый эхо-сигнал» усиливается за счёт конструктивной интерференции, что делает измерение чрезвычайно чувствительным. В отличие от прежнего Random Circuit Sampling, где проверка сводилась к статистике битстрок, здесь измеряются физические ожидания (например, магнитизация), которые по определению поддаются независимой верификации — ключ к реальной воспроизводимости и масштабируемой проверке квантовых вычислений. blog.google+1

Почему это стало возможно. Willow — сверхпроводниковый процессор с низкими ошибками и быстрыми операциями на всей матрице из 105 кубитов: однокубитные гейты ~99,97%, двухкубитные ~99,88%, чтение ~99,5%, длительности — десятки/сотни наносекунд. Такая точность и скорость позволили провести триллион измерений в рамках проекта и выйти в область, недоступную классическому моделированию. blog.google

Путь к приложениям. В отдельном «proof-of-principle» эксперименте с UC Berkeley команда показала «молекулярную линейку»: квантово-усиленную интерпретацию данных ЯМР (NMR), позволившую восстанавливать геометрию молекул (на примере двух молекул — 15 и 28 атомов) и извлекать информацию, обычно недоступную стандартному NMR. Препринт доступен, а результаты на квантовом компьютере согласуются с классическим анализом. Перспективы — более точные инструменты для drug discovery, дизайна полимеров, аккумуляторных материалов и др. blog.google+1

Что дальше. Google позиционирует Quantum Echoes как «первый шаг» к практическим задачам вроде обучения гамильтонианов по данным NMR, а по дорожной карте фокус смещается к Milestone 3 — долгоживущему логическому кубиту и масштабируемой коррекции ошибок. Независимые СМИ отмечают важность именно верифицируемости результата как критерия «полезной» квантовой выгоди. blog.google+1

Author: admin