Google tillkännagav ett stort kvantberäkningsgenombrott på onsdagen och hävdade att det har uppnått den första verifierbara kvantfördelen någonsin. Googles nya”Quantum Echoes”-algoritm, som kördes på dess Willow-chip, utförde en komplicerad beräkning häpnadsväckande 13 000 gånger snabbare än vad världens bästa superdator kunde simulera den.
Detaljerad i den vetenskapliga tidskriften Natur, markerar prestationen ett avgörande steg mot att bygga praktiska kvantmaskiner.
Forskare tror att dessa system en dag skulle kunna lösa för närvarande svårlösta problem inom medicin, materialvetenskap och andra områden. Denna milstolpe flyttar kvantloppet från ren vetenskap mot verifierbar, repeterbar teknik med verkliga applikationer vid horisonten.
A New Milestone: Verifiable Quantum Advantage
Köra en beräkning 13 000 gånger snabbare än en superdator, Googles senaste prestation är mer än bara ett hastighetsrekord. Det representerar ett grundläggande framsteg när det gäller tillförlitligheten och pålitligheten hos kvanthårdvara, ett avgörande hinder som industrin har kämpat för att övervinna.
Utfört på 105-qubit Willow-processorn, körde experimentet framgångsrikt en fysikalgoritm som modellerar hur information sprids och omfokuseras genom ett kvantum-rubriksystem. ligger en mer djupgående prestation: verifierbarhet. För första gången har en kvantdator visat en snabbare uppgift som kan upprepas tillförlitligt och kontrolleras mot naturen.
Detta står i kontrast till tidigare demonstrationer av”kvantöverhöghet”, som var banbrytande men svårare att självständigt bekräfta. Enligt Googles vd Sundar Pichai,”Resultatet är verifierbart, vilket innebär att resultatet kan upprepas av andra kvantdatorer eller bekräftas av experiment.”
En sådan förmåga flyttar tekniken bortom engångsdemonstrationer till riket av konsekventa, ingenjörledda framsteg.
Den nya tekniken kallas Quantum Echoes, och den nya tekniken fungerar noggrant genom att skicka in ett signalsystem. Forskare stör sedan en enda qubit och vänder exakt signalens utveckling för att lyssna efter”ekot”som återkommer.
Detta eko, förstärkt av ett fenomen som kallas konstruktiv interferens, avslöjar otroligt känslig information om systemets struktur och dynamik.
Under flera år har löftet om kvantumberäkningar av kvantumberäkningar och felberäkningar varit löfte om kvantumberäkningar. instabilitet. Detta genombrott bygger direkt på Willow-chippens framgång 2024 med att uppnå felkorrigering”under tröskelvärdet”.
Den milstolpe visade att när qubits når en viss kvalitet, kan uppskalning av systemet faktiskt minska fel istället för att förstärka dem, vilket banar väg för större, mer stabila processorer.
Från Lab Bench till Real World: Applications and Threats
Med den här praktiska användningsnivån är Google optimistisk. Hartmut Neven, grundare och ledare för Google Quantum AI, projicerade en tydlig tidslinje:”Med kvanteko fortsätter vi att vara optimistiska att vi inom fem år kommer att se verkliga tillämpningar som bara är möjliga på kvantdatorer.”
De mest lovande tillämpningarna är att simulera den naturliga världen på en molekylär nivå, en uppgift som till och med är den mest kraftfulla klassiska datorn.
djupare förståelse för dessa interaktioner kan låsa upp nya katalysatorer, effektivare batterier och nya läkemedel.
I ett proof-of-principe-experiment med University of California, Berkeley, använde forskare Quantum Echoes-tekniken för att analysera strukturen hos molekyler.
Resultaten tyder på att metoden kan bli ett kraftfullt verktyg för läkemedelsupptäckt och materialvetenskap. Som Google förklarade i sitt tillkännagivande,”Precis som teleskopet och mikroskopet öppnade upp nya, osynliga världar, är det här experimentet ett steg mot ett”kvantomfattning”som kan mäta tidigare oobserverbara naturfenomen.”
Men den ökande kraften hos kvantmaskiner ställer också in ett betydande hot mot kryptering:
. förskott av denna storleksordning ger nya brådskande till attackvektorn “Harvest Now, Decrypt Later”, där motståndare stjäl krypterad data idag med avsikten att dekryptera den när en kraftfull kvantdator är tillgänglig.
S ett hot har fått statliga organ som NIST att slutföra standarder för post-kvantkryptering (PQC) för att försvara sig mot framtida attacker.
En direkt risk utgörs av digitala tillgångar och kommunikation. Som Christopher Peikert, professor vid University of Michigan, sa till Decrypt,”Kvantberäkning har en rimlig sannolikhet – mer än fem procent – att vara en stor, till och med existerande riskfylld risk. till Bitcoin och andra kryptovalutor.”
Den tysta nedräkningen till en post-kvantvärld blir allt starkare.
The Crowded Race to a Quantum Future
Googles prestation landar i ett hårt konkurrensutsatt område där teknikjättar satsar miljarder på oriktiga strategier för att bygga olika strategier. dator.
Medan Google har fokuserat på att visa verifierbar hastighet med sina supraledande qubits, utforskar dess rivaler fundamentalt olika vägar, var och en med sina egna risker och potentiella belöningar.
IBM, en pionjär på området, har lagt ut en ambitiös färdplan som riktar in sig på en feltolerant strategi för ett mer nyligen inriktat system för it2029. effektiv felkorrigeringskod känd som qLDPC, som syftar till att dramatiskt minska antalet fysiska qubits som krävs för att skapa en enda stabil logisk qubit.
Amazon’s AWS, med dess Ocelot-chip, är konstruerade”bosoniska qubits”utformade för att naturligt undertrycka vissa fel på hårdvarunivå. Deras filosofi är att bygga in felkorrigering i arkitekturen från grunden, snarare än att lägga till den senare.
Microsoft följer en djärv, dubbel strategi. Den stödjer en stor kvantdator med neutrala atomer i Danmark samtidigt som den utvecklar sina egna”topologiska qubits”med hög risk och hög belöning.
Dess Majorana 1-chip syftar till att skapa qubits som i sig är stabila, vilket teoretiskt sett skulle kunna eliminera behovet av komplex felkorrigering helt och hållet, även om den nuvarande experimentella tekniken förblir
. utmaningar och det är fortfarande oklart vilken som i slutändan kommer att visa sig mest skalbar och praktisk.
Ändå är framstegen obestridlig. Winfried Hensinger, professor vid University of Sussex, noterade att Googles arbete är”ännu övertygande”bevis på att kvantdatorer gradvis blir mer och mer kraftfulla.”
I slutändan omarbetar Googles tillkännagivande kvantloppet. Tävlingen handlar inte längre bara om råa qubit-antal eller teoretisk hastighet, utan om att bygga system som kan ge verifierbara, repeterbara och i slutändan användbara resultat.
Medan branschen ännu inte är i sitt”ChatGPT-ögonblick”, för detta genombrott den dagen betydligt närmare.
