Revoluční kvantový čip. Za pět minut spočítal příklad, který by superpočítači trval 10 kvadrilionů let

Během testů čip Willou dokázal vyřešit extrémně složitý výpočetní problém za pouhých pět minut. Pro srovnání – stejný úkol by nejrychlejším dnešním superpočítačům trval déle, než kolik činí stáří celého vesmíru.

„Jedná se o zásadní milník na cestě ke skutečně funkčním kvantovým počítačům,“ stojí v prohlášení Googlu, které citovala agentura Reuters.

Kvantová výpočetní technika vychází z vlastností subatomárních částic, které vědci zkoumají již několik desetiletí. Ty zcela mění způsob, jakým počítače pracují. Tradiční PC sestavy totiž pracují s bity v podobě jedniček a nul, proti tomu kvantové počítače využívají kvantové bity – tzv. qubity. Ty mohou být zároveň jedničkou i nulou, což jim umožňuje v praxi zpracovávat obrovské množství informací paralelně.

Klíčem k tomuto pokroku jsou jevy, jako je kvantové zapletení, kdy je jeden elektron na velkou vzdálenost propojen s jinou částicí, nebo superpozice, která umožňuje qubitům být „na několika místech zároveň“.

Kvantové počítače by díky tomu mohly vyřešit problémy, které jsou pro běžné počítače nedosažitelné – například v oblasti medicíny, klimatologie či umělé inteligence. Mezi takové mohou patřit optimalizační úlohy pro řešení elektronické struktury nových materiálů, řízení dopravy či přístavů.

V současnosti jsou identifikovány další možnosti uplatnění, které lze najít téměř ve všech vědeckých oblastech. Mimo jiné v automobilovém průmyslu, při vývoji nových elektrických baterií, v energetice, finančnictví, farmacii, kvantové chemii, kryptografii, ale také v kvantovém strojovém učení a mnoha dalších.

Jedním dechem se ale sluší dodat, že kvantové počítače mají jeden zásadní problém – chybovost. Qubity jsou totiž extrémně citlivé a mohou být ovlivněny i drobnými interferencemi, například subatomárními částicemi z vesmíru.

Navíc čím více qubitů na čipu je, tím více chyb může vznikat. I proto se vědci snaží již více než dekádu vyvinout efektivní metody tzv. kvantové korekce chyb.

A právě to se podařilo Googlu s čipem Willow. Díky specifickému propojení qubitů dochází k tomu, že s jejich rostoucím počtem se chybovost snižuje. „Dokážeme chyby opravovat v reálném čase, což je zásadní krok směrem k praktickému využití kvantových počítačů,“ stojí v prohlášení internetové společnosti.

Podle Googlu čip Willow dosáhl výkonu, který nemá obdoby. Při testu zvládl výpočet, jehož provedení by klasickému superpočítači trvalo přibližně 10 kvadrilionů let (tj. 10 000 000 000 000 000 000 000 000 let). Toto číslo překračuje nejen lidskou představivost, ale i časové škály známé ve fyzice.

„Podporuje to teorii, že kvantové výpočty probíhají v mnoha paralelních vesmírech, což je v souladu s myšlenkou multivesmíru,“ odkazuje se Google na teorii fyzika Davida Deutsche.

V kvantových laboratořích Googlu v kalifornské Santa Barbaře dozajista vzniká technologie, která změní svět počítačů, jak ho dnes známe. Přesto je však vývoj kvantových počítačů určených ke komerčnímu využití stále ještě v podstatě na začátku. Google přesto věří, že kvantová revoluce je otázkou blízké budoucnosti.