Google Quantum AI: Vooruitgang in de Quantum Computing
Twaalf jaar na de oprichting van Google Quantum AI blijft het oorspronkelijke doel: een nuttige quantumcomputer bouwen die problemen oplost die momenteel niet hanteerbaar zijn. Onlangs werden twee belangrijke aankondigingen gedaan die deze ambitie onderstrepen. Eerst de integratie van het team achter Atlantic Quantum, een startup van het MIT, die een modulaire chipstack biedt met supergeleidende electronica die geïntegreerd is in de cryostaat. Dit ontwerp is bedoelt om het aantal qubits te vergroten zonder de complexiteit van bedrading te verhogen. Ten tweede zijn de resultaten van Willow, Google’s nieuwste quantumchip, indrukwekkend: deze tonen een exponentiële reductie in fouten naarmate de systeemgrootte toeneemt en een voordeel dat “verder gaat dan het klassieke” in de benchmark van random circuit sampling (RCS): een taak die in minder dan vijf minuten wordt opgelost, maar die een supercomputer 10^25 jaar zou kosten om te voltooien.
Atlantic Quantum: Elektronika binnen de kou
De integratie van het Atlantic Quantum-team richt zich op een bekende bottleneck: de warboel van verbindingen die de wereld op kamertemperatuur verbindt met de qubit-chip die zich op millikelvin bevindt. Hun voorstel om een deel van de controle-electronica naar de “cold stage” te verplaatsen belooft latenties te verminderen, de dichtheid te verhogen en de opschaling te vereenvoudigen. Aangezien elke extra set qubits tientallen microgolf- en controleverbindingen kan vereisen, is het dichterbij de electronica van de processor brengen cruciaal voor de industriële haalbaarheid.
Google beschouwt deze integratie als een versneller van zijn roadmap, die niet alleen meer qubits omvat, maar ook betere qubits en vooral robuuste logische qubits die bestaan uit vele fysieke qubits. Het doel is niet slechts een afzonderlijke demonstratie, maar een doorlopende weg naar grootschalige foutcorrectie en daarmee naar echte toepassingen.
Willow: “Onder de drempel” met reële voordelen
De aankondiging van Willow wordt ondersteund door een publicatie in Nature en enkele significante bevindingen:
Foutcorrectie “onder de drempel”. Tot nu toe werden meer qubits geassocieerd met hogere fouten door decoherentie en interferentie. Met Willow observeert Google dat in 3×3, 5×5 en 7×7 arrays van fysieke qubits: elke schaal de effectieve foutpercentage halveert. Dit bevestigt de grondbelofte van quantumfoutcorrectie: als de kwaliteit van poorten en coherentie boven een bepaalde drempel ligt, vermindert vergroting van de code de fout exponentieel.
Voordeel “verder dan klassiek”. In de RCS-test, ontworpen om de capaciteit van klassieke computers op de proef te stellen, voltooide Willow een berekening in minder dan vijf minuten die naar schatting 10^25 jaar in beslag zou nemen op een van de meest geavanceerde supercomputers. Google verwacht dat de echte wereld zal verbeteren, maar stelt dat de kloof exponentieel groeit naarmate de quantumprocessoren opschalen.
Onderwijs en betrokkenheid
Google nodigt onderzoekers en ontwikkelaars uit om hun open bronnen te verkennen, inclusief een cursus over foutcorrectie, en zich te betrekken bij het creëren van algoritmen die profiteren van de recente vooruitgangen. Met zijn eigen faciliteit, gebouwd in Santa Barbara, onderstreept Google dat engineering essentieel is voor het succes van hun quantumcomputing-inspanningen.
De weg vooruit
Wat betreft de toekomst is de volgende stap voor Google minder gericht op het uitbreiden van de RCS, maar op het overbruggen van de kloof tussen theoretische berekeningen en praktische, nuttige problemen. Willow is de brug die Google hoopt te bouwen tussen quantumalgoritmen die niet kunnen worden gerepliceerd door klassieke machines, en die relevant zijn voor gebieden zoals chemië, materialen, optimalisatie, energie en zelfs AI.
Conclusie
Met deze ontwikkelingen laat Google duidelijke vooruitgang zien in de quantumtechnologie. Hun recente stappen – nieuwe hardware die fouten minimaliseert en architecturen die controle dichter bij de qubit brengen – zijn niet alleen beloftes, maar meetbare signalen dat de weg naar nuttige quantumcomputers steeds duidelijker wordt.