Quantum Echoes: Η Google έκανε το μεγαλύτερο άλμα προς την πρακτική κβαντική πληροφορική!
Η Google ανακοίνωσε ότι πέτυχε ένα σημαντικό ορόσημο στην πορεία προς την πραγματική, πρακτική κβαντική πληροφορική, έναν στόχο που η επιστημονική κοινότητα κυνηγά εδώ και δεκαετίες. Σύμφωνα με την εταιρεία, ο νέος της αλγόριθμος με την ονομασία Quantum Echoes αποδεικνύει με μετρήσιμο τρόπο την υπεροχή των κβαντικών υπολογιστών έναντι των κλασικών συστημάτων και ανοίγει τον δρόμο για τις πρώτες ρεαλιστικές εφαρμογές μέσα στα επόμενα πέντε χρόνια.
Διαβάστε επίσης
Το επίτευγμα έγινε δυνατό χάρη στο Willow, το κβαντικό τσιπ που παρουσίασε η Google το 2024. Με βάση αυτό το σύστημα, η εταιρεία δημοσίευσε νέα έρευνα στο περιοδικό Nature, στην οποία περιγράφει την πρώτη «επαληθεύσιμη κβαντική υπεροχή» σε ένα αλγοριθμικό πείραμα γνωστό ως out-of-order time correlator (OTOC). Με απλά λόγια, πρόκειται για έναν τρόπο να μετρηθεί πώς διάφορα μέρη ενός κβαντικού συστήματος αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με ακρίβεια που κανένας κλασικός υπολογιστής δεν μπορεί να προσεγγίσει.
Η βασική αρχή πίσω από την κβαντική πληροφορική είναι η χρήση qubits, των στοιχειωδών μονάδων πληροφορίας που μπορούν να βρίσκονται σε πολλαπλές καταστάσεις ταυτόχρονα, αντί για τα απλά δυαδικά 0 και 1 των συμβατικών υπολογιστών. Αυτή η ιδιότητα θεωρητικά επιτρέπει τεράστια υπολογιστική ισχύ, ικανή να επιλύσει προβλήματα που σήμερα είναι πρακτικά αδύνατα. Η Google υποστηρίζει ότι ο αλγόριθμός της είναι η πιο καθαρή ένδειξη μέχρι σήμερα ότι αυτή η θεωρία μπορεί να μεταφραστεί σε πραγματική, μετρήσιμη εφαρμογή.
Ο αλγόριθμος Quantum Echoes εκτελέστηκε 13.000 φορές ταχύτερα στο Willow απ’ ό,τι ο καλύτερος γνωστός κλασικός αλγόριθμος σε έναν από τους ισχυρότερους υπερυπολογιστές στον κόσμο. Αυτό, σύμφωνα με την ομάδα της Google, δεν είναι απλώς ένα τεχνικό επίτευγμα, αλλά μια επαληθεύσιμη απόδειξη ότι τα κβαντικά συστήματα έχουν φτάσει πλέον σε επίπεδο όπου μπορούν να ξεπεράσουν παραδοσιακούς υπολογιστές σε συγκεκριμένες, πρακτικές εργασίες.
Το όνομα «Echoes» προέρχεται από τον τρόπο με τον οποίο ο αλγόριθμος αλληλεπιδρά με το κβαντικό σύστημα. Όπως εξηγεί η εταιρεία, η διαδικασία μοιάζει με πείραμα ηχούς: οι ερευνητές στέλνουν ένα προσεκτικά σχεδιασμένο σήμα μέσα στο σύστημα των qubits του Willow, διαταράσσουν ελαφρώς ένα από αυτά και στη συνέχεια αντιστρέφουν την πορεία του σήματος, «ακούγοντας» το είδος της ηχούς που επιστρέφει. Αυτή η ηχώ, που ενισχύεται μέσω της «εποικοδομητικής συμβολής» των κβαντικών κυμάτων, δημιουργεί ένα εξαιρετικά ευαίσθητο αποτέλεσμα, ικανό να αποκαλύψει λεπτομέρειες που καμία κλασική μέτρηση δεν μπορεί να εντοπίσει.
Η ευαισθησία αυτή δεν είναι απλώς ένα εντυπωσιακό τεχνικό χαρακτηριστικό, αλλά θα μπορούσε να αλλάξει ριζικά τον τρόπο που μελετούμε τον φυσικό κόσμο. Η Google πιστεύει ότι ο αλγόριθμος Quantum Echoes θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη μοντελοποίηση θεμελιωδών φυσικών φαινομένων, όπως οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ σωματιδίων ή η εσωτερική δομή των μορίων.
Για να δοκιμάσει αυτή την υπόθεση, η εταιρεία συνεργάστηκε με το University of California, Berkeley, εκτελώντας πειράματα σε δύο μόρια με τον νέο αλγόριθμο και συγκρίνοντας τα αποτελέσματα με αυτά που προκύπτουν από την τεχνική του Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (NMR), μια από τις πιο ακριβείς μεθόδους που χρησιμοποιούν σήμερα οι χημικοί για να κατανοήσουν τη μοριακή δομή.
Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά: οι μετρήσεις του Quantum Echoes ταυτίστηκαν με εκείνες του NMR, ενώ αποκάλυψαν και επιπλέον πληροφορίες που συνήθως δεν είναι ορατές μέσω των κλασικών μεθόδων. Αυτό, σύμφωνα με την ομάδα της Google, δείχνει ότι τα κβαντικά συστήματα δεν είναι απλώς πιο γρήγορα, αλλά μπορούν να προσφέρουν και εντελώς νέα είδη δεδομένων για φαινόμενα που μέχρι σήμερα θεωρούσαμε πλήρως κατανοητά.
Σε πρακτικό επίπεδο, οι επιπτώσεις αυτής της εξέλιξης μπορεί να είναι τεράστιες. Ένας πλήρους κλίμακας κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για ανακαλύψεις νέων φαρμάκων, προσομοιώσεις πολύπλοκων βιολογικών διαδικασιών, σχεδίαση προηγμένων υλικών ή ανάπτυξη πιο αποδοτικών μπαταριών. Θα μπορούσε επίσης να επιτρέψει ακριβέστερη κρυπτογράφηση και ασφαλέστερα δίκτυα, αλλά και να επιταχύνει τη μηχανική μάθηση, ανοίγοντας νέους δρόμους στην τεχνητή νοημοσύνη.
Παρότι η Google αναγνωρίζει ότι η πλήρης αξιοποίηση της κβαντικής πληροφορικής απέχει ακόμη μερικά χρόνια, η ίδια θεωρεί ότι με την έρευνα γύρω από τον Quantum Echoes μπαίνουμε πια στη φάση όπου οι πρώτες πραγματικές εφαρμογές είναι εφικτές. Αν η εκτίμηση αυτή επαληθευτεί, οι πρώτες πρακτικές χρήσεις θα μπορούσαν να γίνουν πραγματικότητα μέσα στα επόμενα πέντε χρόνια, ένα χρονοδιάγραμμα που πριν από μερικά χρόνια φάνταζε σχεδόν επιστημονική φαντασία.
[source]
