Η Google ανακοίνωσε αυτό που περιγράφει ως μια σημαντική αλγοριθμική πρόοδο που αποτελεί ένα ουσιαστικό βήμα προς μια πρώτη εφαρμογή στον πραγματικό κόσμο, επιδεικνύοντας «την πρώτη επαληθεύσιμη κβαντική υπεροχή που τρέχει τον αλγόριθμο εκτός σειράς χρονικών συσχετισμών (OTOC), τον οποίο ονομάζουμε Quantum Echoes.»
Η Google λέει ότι το Quantum Echoes μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μελετήσει τη δομή συστημάτων στη φύση, όπως μόρια, μαγνήτες ή μαύρες τρύπες, και ότι έχει αποδείξει ότι λειτουργεί 13.000 φορές πιο γρήγορα στο chip Willow από τον καλύτερο κλασικό αλγόριθμο σε έναν απλό υπερυπολογιστή. Αυτή η υλοποίηση του αλγορίθμου Quantum Echoes καθίσταται δυνατή από τις προόδους στο κβαντικό υλικό του προηγμένου chip της εταιρείας, υπερηφανεύεται η εταιρεία.
Αυτό, μας λένε, είναι η πρώτη φορά στην ιστορία που κάποιος κβαντικός υπολογιστής έχει τρέξει επιτυχώς έναν επαληθεύσιμο αλγόριθμο που υπερβαίνει τις δυνατότητες των υπερυπολογιστών. Η κβαντική επαληθευσιμότητα σημαίνει ότι το αποτέλεσμα μπορεί να επαναληφθεί για να δοθεί η ίδια απάντηση, και αυτό είναι προφανώς η βάση για ευρέως κλίμακας επαλήθευση, φέρνοντας τους κβαντικούς υπολογιστές πιο κοντά στο να γίνουν πρακτικά εργαλεία, αναφέρει η ανακοίνωση. Γενικά, η τεχνική που χρησιμοποιείται περιγράφεται ως λειτουργία σαν ηχώ, στέλνοντας ένα σήμα στο κβαντικό σύστημα και ακούγοντας τι επιστρέφει.
«Αυτή η κβαντική ηχώ είναι ξεχωριστή επειδή ενισχύεται από κατασκευαστική παρεμβολή — ένα φαινόμενο όπου τα κβαντικά κύματα αθροίζονται για να γίνουν πιο ισχυρά. Αυτό κάνει τη μέτρησή μας εξαιρετικά ευαίσθητη,» μας λένε.
Σχετικό: Η ETSI επιδιώκει να οργανώσει όλα τα κβαντικά θέματα Για όσους δεν είναι ήδη εξοικειωμένοι με αυτά τα ιδιαίτερα περίπλοκα θέματα, όλα αυτά μπορεί να φαίνονται κάπως εσωτερικά. Με σκοπό να υποδείξει σε τι μπορεί να εφαρμοστεί αυτό στο μέλλον, η ανακοίνωση λέει: «Οι κβαντικοί υπολογιστές θα είναι απαραίτητοι για τη μοντελοποίηση κβαντομηχανικών φαινομένων, όπως οι αλληλεπιδράσεις ατόμων και σωματιδίων και η δομή (ή σχήμα) μορίων.
Ένα από τα εργαλεία που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για να κατανοήσουν τη χημική δομή είναι η Πυρηνική Μαγνητική Απορρόφηση (NMR), η ίδια επιστήμη που βρίσκεται πίσω από την τεχνολογία MRI. «H NMR λειτουργεί ως μοριακό μικροσκόπιο, αρκετά ισχυρό για να μας επιτρέπει να δούμε τη σχετική θέση των ατόμων, που μας βοηθά να κατανοήσουμε τη δομή του μορίου.
Η μοντελοποίηση του σχήματος και των δυναμικών των μορίων είναι θεμελιώδης στη χημεία, τη βιολογία και την επιστήμη των υλικών, και οι πρόοδοι που μας βοηθούν να το κάνουμε καλύτερα υποστηρίζουν την πρόοδο σε τομείς όπως η βιοτεχνολογία, η ηλιακή ενέργεια και η πυρηνική σύντηξη.» Η Google διεξήγαγε ένα πείραμα απόδειξης αρχής σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Μπέρκλεϊ, και χρησιμοποίησε τον αλγόριθμο Quantum Echoes στο chip Willow για να μελετήσει δύο μόρια, ένα με 15 άτομα και ένα άλλο με 28 άτομα. Τα αποτελέσματα στον κβαντικό υπολογιστή ταίριαξαν με εκείνα της παραδοσιακής NMR και προφανώς αποκάλυψαν πληροφορίες που συνήθως δεν είναι διαθέσιμες από την NMR, που η Google αναφέρει ότι «είναι σημαντική επιβεβαίωση της προσέγγισής μας.» Σχετικό: Η HPE συνδέθηκε με μια έξυπνη πόλη pop-up για το Ryder Cup 2025 Αυτό είναι ένα βήμα προς έναν «κβαντοσκόπιο» ικανό να μετρά φαινόμενα της φύσης που προηγουμένως ήταν μη παρατηρήσιμα, και η κβαντική υπολογιστικά ενισχυμένη NMR θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανακάλυψη φαρμάκων ή στη επιστήμη των υλικών για τον χαρακτηρισμό της μοριακής δομής νέων υλικών όπως οι πολυμερείς ή στοιχεία μπαταριών, μας λένε.
Ο Ashok Ajoy, συνεργάτης της Google Quantum AI και Αναπληρωτής Καθηγητής Χημείας στο UC Berkeley, δήλωσε: «Η Πυρηνική Μαγνητική Συνηχία (NMR) — ο φασματοσκοπικός ξάδερφος του MRI — αποκαλύπτει τη μοριακή δομή ανιχνεύοντας τους μικροσκοπικούς μαγνητικούς ‘στροβιλισμούς’ στα κέντρα των ατόμων. Ο αλγόριθμος Quantum Echoes της Google επιδεικνύει τη δυνατότητα των κβαντικών υπολογιστών να μοντελοποιούν αποτελεσματικά και να αποκαλύπτουν τις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις αυτών των στροβιλισμών, πιθανώς ακόμη και σε μεγάλες αποστάσεις.»
Καθώς η κβαντική υπολογιστική συνεχίζει να ωριμάζει, τέτοιες προσεγγίσεις θα μπορούσαν να βελτιώσουν τη φασματοσκοπία NMR, προσθέτοντας στο ισχυρό εργαλείο της για την ανακάλυψη φαρμάκων και το σχεδιασμό προηγμένων υλικών.» Η Google αναφέρει ότι σκοπεύει να επεκταθεί προς έναν πλήρους κλίμακας, διορθωμένο σφάλματα κβαντικό υπολογιστή, και αναμένει «πολλές ακόμη τέτοιες χρήσιμες εφαρμογές στον πραγματικό κόσμο να εφευρεθούν.» Οι υπόλοιποι θα πρέπει απλώς να περιμένουμε μέχρι όλη αυτή η εντυπωσιακά ηχηρή αλλά ελαφρώς δυσνόητη συζήτηση να υλοποιηθεί σε κάτι πιο απτό.