Facebook Pixel
IT
IT

Квантовий чип Google Willow: у 10 септильйонів разів швидший за суперкомп'ютер

Протягом останніх 30 років вчені працювали над створенням стабільних квантових комп'ютерів, що могли б перевершити класичні суперкомп'ютери. Цього разу Google зробила прорив – їхній новий квантовий чип Willow не лише демонструє експоненційний стрибок у швидкості обчислень, але й вирішує ключову проблему галузі.

SPEKA розбиралася, що є правдою, а що елементом реклами, і яке значення ця технологія матиме для майбутнього.

Що таке квантові комп'ютери та як вони працюють

На відміну від класичних комп’ютерів, які оперують бітами з фіксованими значеннями 1 або 0, квантові комп'ютери працюють із квантовими бітами, або кубітами. Завдяки феномену суперпозиції кубіти можуть одночасно мати значення 1 і 0, що дозволяє обробляти величезну кількість інформації паралельно.

Квантовий комп'ютер від Google

Квантовий комп'ютер від Google

Наприклад, два кубіти можуть містити чотири різних значення одночасно, а збільшення кількості кубітів призводить до експоненційного зростання потужності квантового комп'ютера.

Але для роботи кубіти потребують специфічних умов, зокрема наднизьких температур. Процесор Google Willow охолоджується майже до -237 градусів нижче нуля – температури, близької до абсолютного нуля.

Google заявила про досягнення квантової переваги

QuoteGoogle стверджує, що їхній новий квантовий чип Willow здатний виконати обчислення за 5 хвилин, на які найпотужніший сучасний суперкомп'ютер витратив би 10 септильйонів років – перевищує вік Всесвіту. Це називають «квантовою перевагою».

Проте завдання, виконане Willow, було спеціально розроблене для квантових обчислень і наразі не має практичної користі. Подібні задачі є скоріше демонстрацією потенціалу технології, а не вирішенням реальних проблем. Вчені сподіваються, що згодом квантовий комп’ютер може пришвидшити розвиток інших галузей, як-от хімія та штучний інтелект.

Це не перший випадок, коли Google досягла квантової переваги. Ще у 2019 році компанія представила процесор Sycamore, який вирішив обчислювальну задачу за 200 секунд. Для порівняння, класичний суперкомп'ютер IBM Summit потребував би для цього близько 10 тисяч років.

Квантовий процесор Willow від Google: чому це прорив

Головна проблема квантових обчислень – висока ймовірність помилок. Кубіти надзвичайно чутливі до зовнішніх факторів – температури, шуму чи електромагнітних полів, що призводить до швидкої втрати квантового стану. Ця проблема відома як час когерентності.

Для подолання цього бар’єру дослідники створили концепцію логічних кубітів. Логічний кубіт – це ідеальний, стійкий кубіт, сформований із групи фізичних кубітів за допомогою технологій квантової корекції помилок.

Google заявляє, що з чипом Willow вдалося досягти порогу виправлення помилок, що було ключовою проблемою галузі протягом останніх 30 років. Команда Google показала, що кожне наступне збільшення розміру логічного кубіта скорочує рівень помилок удвічі.

Презентація процесора Willow від Google (відео)

Що означає створення квантових комп'ютерів для майбутнього

Теоретично, розвиток технологій у найближчому майбутньому дозволить квантовим чипам досягти точності на рівні однієї помилки на десять мільйонів операцій. Саме такий показник дослідники вважають ключовим для перетворення квантових комп'ютерів на комерційно корисний інструмент.

Варто зазначити, що дослідники з IBM та інших наукових центрів також демонструють успіхи у створенні більш ефективних схем, які потребують менше ресурсів.

QuoteПопри значний прорив для галузі, залишається чимало невирішених завдань. Ключове – це об'єднання великої кількості логічних кубітів таким чином, щоб вони могли ефективно обмінюватися квантовими станами. Дослідникам потрібно забезпечити надійне виконання операцій не лише з квантовою пам’яттю, а й безпосередньо з кубітами.

Однак є і темний бік. Квантові комп'ютери потенційно можуть зламати сучасні криптографічні системи, оскільки більшість методів шифрування (RSA, ECC) базуються на складності факторизації великих чисел. Квантовий комп’ютер зможе виконати ці обчислення за короткий час, що ставить під загрозу онлайн-безпеку, фінансові транзакції та критичну інфраструктуру.

За оцінками Чаріни Чоу, головного операційного директора Google Quantum AI, квантовим комп'ютерам знадобиться приблизно 4 мільйони фізичних кубітів, а до цього ще щонайменше 10 років розвитку технологій, щоб зламати RSA-шифрування.

Подякувати 🎉