A Google Quantum AI kutatócsoportja bejelentette az első "igazolható kvantumelőnyt", vagyis egy olyan számítási eredményt, amelyet klasszikus szuperszámítógépek évek alatt sem tudnának reprodukálni. A mérföldkőnek számító kísérletben a cég új, Willow nevű kvantumprocesszora mindössze két óra alatt hajtott végre egy szimulációt, amelyhez a világ legerősebb szuperszámítógépének, a Frontiernek több mint 3,2 évre lett volna szüksége. Az így elért 13 000-szeres sebességkülönbség a Nature tudományos folyóiratban is megjelent, ami megerősíti az eredmény hitelességét.
A mostani áttörés különbözik a 2019-es, sokat vitatott "kvantumfölény" bejelentéstől, amikor a Google olyan elméleti feladatot választott, amelynek valódi haszna megkérdőjelezhető volt. A Quantum Echoes ezzel szemben valós, ellenőrizhető tudományos kísérletet végez, amelyet más kvantumrendszerek is képesek megismételni, és ugyanarra az eredményre jutni. Ez a kvantumszámítás történetében az első valóban reprodukálható teljesítményelőny.
A Quantum Echoes működése egy különleges módszeren, az úgynevezett out-of-order time correlator (OTOC) technikán alapul. A kutatók egy jelet küldenek a kvantumrendszerbe, majd szándékosan megzavarnak egyetlen qubitet, hogy aztán visszafordítsák a folyamatot. A visszatérő "echo" megmutatja, mennyire stabil a rendszer, hasonlóan ahhoz, ahogy a visszhang viselkedik egy üres térben.
A 105 qubites Willow processzor ezzel bizonyította, hogy képes stabil, ismételhető eredmények előállítására, ami kulcsfontosságú az úgynevezett hibajavított kvantumszámítógépek megépítéséhez. A Google a Berkeley Egyetemmel közösen már gyakorlati teszteket is végzett: a Quantum Echoes segítségével molekuláris szerkezeteket elemeztek, és az eredmények nemcsak megegyeztek a mágneses rezonanciás (NMR) vizsgálatokkal, hanem azoknál részletesebb képet is adtak az atomok viselkedéséről.
A cég szerint az új algoritmus öt éven belül ipari alkalmazásokhoz vezethet. A kvantumszámítógépek a gyógyszerkutatásban, az anyagtudományban és az energiatárolásban is áttörést hozhatnak, sőt az AI-rendszerek is profitálhatnak belőlük, mivel olyan adatokat és modelleket generálhatnak, amelyeket klasszikus gépek képtelenek előállítani.
Hartmut Neven, a Google Quantum AI alapítója szerint a kvantumszámítógépek lényege, hogy "a természet nyelvén képesek számolni". Michel Devoret, a friss fizikai Nobel-díjas és a Google vezető tudósa pedig úgy fogalmazott:
"Ha egy másik kvantumszámítógép ugyanazt a feladatot végzi el, ugyanarra az eredményre jut. Ez az igazi lépés a teljes értékű kvantumszámítás felé."
