Kvantedatamaskinene kommer: Google melder om «historisk» gjennombrudd

Utviklingen på kvantefronten skjer litt i rykk og napp, hvor noen fremskritt er større enn andre – og ennå er vi et stykke unna en realisering av teknologiens lovende potensial. Nå mener Google at de har tatt et historisk skritt frem.

På bloggen sin rapporterer selskapet at kvantebrikken de lanserte på tampen av fjoråret – døpt «Willow – omsider har båret frukter.

Skal ha demonstrert ekte kvantefordel

Gjennombruddet denne gangen består i at Google hevder å ha demonstrert ekte «kvantefordel» (quantum advantage), som innebærer at kvanteteknologien har vist en stor ytelsesfordel sammenlignet med klassisk teknologi.

Dette ble demonstrert ved å kjøre en algoritme på Willow-kvantebrikken, som ifølge Google nådde hele 13.000 ganger høyere ytelse på kvantebrikken enn det de beste klassisk algoritmene på en av verdens raskeste superdatamaskiner ville oppnådd.

– I dag kunngjør vi forskning som for første gang i historien viser at en kvantedatamaskin kan kjøre en verifiserbar algoritme på maskinvare — og overgå selv de raskeste klassiske superdatamaskinene, skriver Google.

Bragden bygger på flere tiår med forskning og en serie med mindre gjennombrudd som har funnet sted over de siste seks årene.

«Quantum Echoes»

Flere tidligere gjennombrudd innen kvanteteknologi har reist tvil rundt målemetodene og legitimiteten til fremskrittene. Denne gangen gjør Google imidlertid et stort poeng av at gjennombruddet er verifiserbart, noe som betyr at andre aktører kan reprodusere og bekrefte resultatet – på Googles egen kvantemaskin, eller andre systemer.

Denne egenskapen innebærer at teknologien nå er langt nærmere en reell kommersialisering og praktisk anvendelse enn noensinne, mener forskerne.

Algoritmen selskapet kjørte i eksperimentet sitt, heter «Quantum Echoes» og er designet for å undersøke interaksjonen mellom ulike deler av et kvantesystem.

Virkemåten til algoritmen innebar i korte, forenklede trekk å kjøre en serie operasjoner frem og tilbake gjennom en matrise bestående av 105 qubiter, noe som genererte et «kvante-ekko» som kan avsløre skjult informasjon som andre målemetoder ikke kan fange opp.

Overgikk tradisjonell NMR-teknologi

Selve eksperimentet gikk ut på å kjøre Quantum Echoes-algoritmen på Willow-brikken med det formål å forutsi strukturen til to ulike molekyler; ett med 15 atomer og ett med 28 atomer. De samme molekylene ble deretter målt med NMR-spektroskopi (kjernemagnetisk resonans) – en mye brukt metode for å bestemme strukturen til molekyler.

Forskerne fant at resultatene som kvantealgoritmen produserte matchet de som tradisjonell NMR produserte, og samtidig avslørte kvantealgoritmen informasjon som vanligvis ikke kan oppdages med NMR.

Gjennombruddet regnes av Google som et viktig skritt mot å skalere opp til en fullstørrelses, feilkorrigert kvantedatamaskin, men det gjenstår ennå mye arbeid.

Om man ønsker et dypdykk ned i de tekniske (og svært kompliserte) detaljene bak arbeidet, kan man lese selve forskningsdokumentet publisert hos vitenskapsmagasinet Nature.