A kvantumalgoritmus már 13 000-szer gyorsabb a szuperszámítógépeknél

Új korszak a hitelesíthető kvantumelőnyben

A Quantum Echoes azért is különleges, mert nemcsak kvantumelőnyt, azaz valódi kvantumfölényt valósít meg, hanem ezt először sikerült függetlenül ellenőrizhetővé is tenni: ha egy másik kvantumszámítógép ugyanazt a műveletet végzi el, ugyanazt az eredményt kapja. Ráadásul a kutatóknak sikerült az algoritmus gyakorlati hasznát is bemutatniuk. Egy másik kutatásban szimuláltak egy nukleáris mágneses rezonancia (NMR) laboratóriumot, és két bonyolult molekula atomi szerkezetét ismerhették meg részletesebben: a [4-13C]-toluén és az [1-13C]-3′,5′-dimetil-bifenil molekuláét.

Így működik a Quantum Echoes algoritmus

Az algoritmus lényege, hogy egy kvantumrendszerbe jelet küldenek, majd az egész folyamatot visszafordítva visszahallgatják az „egymásra épülő” kvantumhullámokból származó „visszhangot”. A Google Willow nevű kvantumprocesszorában először 105 összefonódott qubit segítségével futtatták le a kvantumkapuk sorozatát. Ezután egy qubitet szándékosan eltérítettek, majd ugyanazokat az operációkat visszafelé futtatták, így sikerült egy pillanatszerűen érzékelhető, pillangóeffektussal felerősített jelenséget tapasztalni. Ez tette lehetővé a molekulákon belüli atomtávolságok meghatározását, amelyeket korábban klasszikus eszközökkel lehetetlen volt kimutatni.

Független ellenőrizhetőség és jövőbeli kilátások

Érdemes kiemelni, hogy az algoritmus teljesítményét szigorú, tíz évnyi szimulációnak megfelelő ellenőrző tesztekkel vizsgálták, amelyeket kiberbiztonsági eljárásokból vettek át. Ezek igazolták, hogy az új megoldás eredménye bármikor reprodukálható, sőt, minél több qubitet használnak, annál erősebb a kvantumfölény.
Mindez alapján megállapítható, hogy bár jelenleg csak kisméretű, 15 qubites rendszerekkel dolgoznak, a jövőben akár négyszer nagyobb molekulákat is modellezhetnek, ami klasszikus számítógépekkel teljesen lehetetlen volna.

Az MI és a kvantumszoftverek kapcsolata

A kutatás rávilágít arra, hogy a hardver- és szoftverfejlesztésnek együtt kell fejlődnie. Bár a Google már 2023 decemberében is bemutatott egy új, a hibák számát exponenciálisan csökkentő kvantumprocesszort, önmagában a hardver kevés – nélkülözhetetlenek az olyan innovatív kvantumalgoritmusok, mint a Quantum Echoes. Ez a kettős fejlődés elengedhetetlen ahhoz, hogy a kvantumtechnológia valós problémákat oldjon meg – például új gyógyszereket vagy anyagokat fejlesszen ki hatékonyabban.

Kvantumszámítógépek a gyakorlatban: mennyi idő még?

A Google kutatói szerint öt éven belül megjelenhetnek azok az alkalmazások, amelyek kizárólag kvantumszámítógépekkel működhetnek. Ugyanakkor kihívást jelent a több millió qubit stabil működése, hiszen a legfejlettebb kvantumgépek is legfeljebb 1000 qubittel dolgoznak ma. Az viszont biztos, hogy a Quantum Echoes áttörése újabb nagy lépés a mindennapokban is használható, szupergyors kvantumszámítógépek felé.

2025, adminboss, www.livescience.com alapján