«Willow» від Google: чіп, що змінить уявлення про квантові обчислення
Google представила новий квантовий чіп під назвою Willow, який вже зараз вражає своїми можливостями. Цей чіп здатний розв’язувати задачу, для виконання якої найшвидшим суперкомп’ютерам сьогодні знадобилося б 10 септильйонів (10,000,000,000,000,000,000,000,000) років. А Willow виконує те саме завдання за рекордні 5 хвилин. Це майже неймовірна різниця в часі, яка демонструє потенціал нової технології.
Для розуміння: сучасні суперкомп’ютери, навіть з усіма своїми обчислювальними потужностями, не можуть впоратися з такими масштабами обчислень. Тому квантовий чіп Willow може кардинально змінити підхід до розв’язання складних задач, зокрема в таких сферах, як фармацевтика, енергетика і навіть створення нових матеріалів.
Попри такі дивовижні можливості, Willow поки що є в основному дослідницьким пристроєм. Згідно з оцінками, до реального комерційного використання квантові комп’ютери, подібні до Willow, зможуть дійти не раніше, ніж до кінця цього десятиліття.
Хартмут Невен, керівник лабораторії Google Quantum AI, заявив:
«Willow — це найкращий квантовий процесор, створений на сьогодні».
Проте, як зазначають експерти, Willow — це ще не той чіп, який замінить класичні комп’ютери або зробить їх застарілими. Квантові обчислення, без сумніву, зможуть справлятися з певними завданнями набагато швидше, але не в кожному випадку.
Професор Алан Вудворд з Університету Суррею підкреслює, що насправді досягнення Willow було продемонстровано на тесті, спеціально підібраному для квантових комп’ютерів:
«Не можна порівнювати яблука з апельсинами», — каже він. — «Цей тест був вибраний таким чином, щоб квантовий комп’ютер зміг пройти його ефективно. Але це не означає, що він буде працювати краще за класичні комп’ютери в усіх сферах».
Один із найбільших прогресів, на думку Вудворда, — це вдосконалення технології корекції помилок. Як відомо, через використання кубітів квантові комп’ютери дуже схильні до помилок, а зростання їхньої кількості зазвичай лише погіршує ситуацію. Однак команда Google змогла впоратися з цією проблемою. Хартмут Невен пояснює:
«У результаті, зростання кількості кубітів у чіпі Willow не призводить до збільшення помилок. Це значний прорив, який ми досягли після майже 30 років досліджень».
Для того, щоб квантові комп’ютери стали корисними для широкого застосування, рівень помилок повинен знизитись ще значніше. Willow — це великий крок вперед, але до реальних застосувань і комерційних моделей ще далеко.
У контексті глобальних зусиль у сфері квантових технологій, Великобританія нещодавно створила Національний центр квантових обчислень, а понад 50 компаній у цій галузі вже працюють у країні, залучаючи значні інвестиції. Майкл Катберт, директор центру, зазначив:
«Willow — це не стільки прорив, скільки важливий етап розвитку, хоча це й справді виняткова робота».
З’являються нові розробки, як, наприклад, чіпи, які можуть працювати при кімнатній температурі, на відміну від чіпа Willow, що потребує ультрахолодних умов. Це дає надію на те, що квантові комп’ютери незабаром можуть стати частиною нашого повсякденного життя.
Хоча до широкого використання таких технологій ще далеко, Willow вже сьогодні дає зрозуміти, що майбутнє квантових обчислень наближається.
Що таке квантові обчислення та квантові компʼютери?
Квантові комп’ютери — це новий етап в розвитку технологій, який може змінити наше уявлення про обчислення. Вони працюють на основі квантової механіки, яка описує поведінку частинок на найменших масштабах, таких як атоми й фотони. У класичних комп’ютерах інформація зберігається та обробляється у вигляді бітів, де кожен біт може бути або 0, або 1. Натомість квантові комп’ютери використовують кубіти — спеціальні квантові частинки, які можуть одночасно бути й 0, і 1 завдяки явищу, яке називається суперпозиція. Це дозволяє квантовим комп’ютерам виконувати численні обчислення паралельно, що значно підвищує їхню ефективність у порівнянні з класичними.
Принцип суперпозиції дає квантовим комп’ютерам можливість розв’язувати складні задачі, що потребують величезних обчислювальних ресурсів. Квантові комп’ютери також використовують інше цікаве явище — квантову заплутаність, коли кубіти можуть бути пов’язані між собою таким чином, що зміна стану одного кубіта миттєво впливає на інший, незалежно від їх відстані. Це дозволяє ефективно обробляти та передавати інформацію на вищому рівні.
Що ж можна зробити з допомогою таких комп’ютерів?
Одним із найбільших напрямків є швидке моделювання молекул і матеріалів, що може суттєво прискорити відкриття нових ліків і матеріалів з унікальними властивостями.
Також квантові комп’ютери можуть допомогти створювати незламні системи шифрування, що є важливим для забезпечення безпеки даних у цифровому світі.
Завдяки своїй здатності ефективно розв’язувати складні оптимізаційні задачі, квантові комп’ютери можуть знайти застосування у фінансах, логістиці та розвитку штучного інтелекту, допомагаючи розв’язувати проблеми, що вимагають великих обчислювальних потужностей.