Google z novim kvantnim čipom Willow dosegel preboj v kvantnem računalništvu

Google je predstavil svoj najnovejši kvantni čip z imenom Willow, ki ima približno 100 kubitov. Ta napredni procesor prinaša dva ključna dosežka: uspešno preseganje meje za kvantno korekcijo napak (Quantum Error Correction – QEC) ter nov mejnik v primerjavi zmogljivosti kvantnega računalništva s klasičnim. Willow je računsko nalogo denimo opravil v petih minutah, za katero bi najhitrejši superračunalnik Frontier potreboval kar deset septilijonov let (10 na 24 let).

Preseganje QEC praga pomeni, da se z večanjem števila kubitov stopnja napak zmanjšuje, kar je ključen korak proti gradnji uporabnih kvantnih računalnikov. Ta uspeh je bil dolgo iskani in pričakovani cilj znanstvene skupnosti, saj dokazuje, da je mogoče ustvariti velike kvantne sisteme s popravljanjem napak, kar je nujno za zanesljivo in praktično kvantno računalništvo.

Willow je naslednik Googlovega čipa Sycamore, vendar prinaša boljše kubite in večjo zanesljivost. Čip ima arhitekturo kvadratne mreže 105 superprevodnih kubitov, povezanih s prilagodljivimi vezji. Pomembno izboljšanje predstavlja petkrat daljši čas koherence kubitov (do 100 mikrosekund), kar omogoča zmanjšanje napak in učinkovitejšo korekcijo napak.

Googlejev načrt vključuje razvoj lastne proizvodnje kvantnih čipov in ponudbo kvantnih storitev prek oblaka ter potencialne rešitve za lokalno (on-premise) uporabo. Čeprav še ni razkril podrobnosti glede povezovanja velikih sistemov, se osredotoča na izboljšanje kakovosti kubitov in povečanje velikosti ter zmogljivosti čipov, kar bo omogočilo povezovanje več procesnih enot v prihodnosti.

Razvoj kvantnih računalnikov pri Googlu vodi ekipa približno 300 strokovnjakov, ki delujejo v vrhunski proizvodni enoti na Univerzi v Kaliforniji v Santa Barbari. V zadnjih letih se je njihov napredek gibal skladno z načrtom, ki predvideva zanesljivo kvantno računalništvo do konca desetletja.

Medtem ko industrija še razpravlja o optimalnem številu fizičnih kubitov za ustvarjanje robustnih logičnih kubitov (odpornih na napake), Google ocenjuje, da bo potrebnih približno 200 do 1000 fizičnih kubitov za vsak logični kubit. Cilj je doseči milijon fizičnih kubitov, kar bo omogočilo obsežne in zanesljive kvantne izračune.