Google heeft een belangrijke doorbraak in het veld van kwantumcomputing aangekondigd met de ontwikkeling van hun nieuwe chip, genaamd Willow. Dit apparaat vertegenwoordigt niet alleen een mijlpaal in het verminderen van kwantumfouten, maar het is ook gelukt om berekeningen uit te voeren die onmogelijk zijn voor de meest geavanceerde supercomputers van vandaag. Deze vooruitgang plaatst Google in de voorhoede van de zoektocht naar grootschalige, bruikbare kwantumcomputers, die gebieden zoals geneeskunde, energie en kunstmatige intelligentie kunnen transformeren.
Een kwantumsprong naar de toekomst
Willow, vervaardigd in Google’s gespecialiseerde faciliteiten in Santa Barbara, heeft een nieuwe standaard gezet in de prestaties van kwantumchips. Met 105 qubits heeft dit apparaat twee belangrijke vooruitgangen aangetoond:
- Kwantumfoutcorrectie: Qubits, de basiseenheden van kwantumcomputers, zijn extreem gevoelig voor de omgeving, wat resulteert in fouten in de berekeningen. Willow is erin geslaagd om deze fouten exponentieel te verminderen bij het schalen, een uitdaging die onderzoekers sinds de introductie van kwantumfoutcorrectie in 1995 heeft beziggehouden. Volgens de resultaten gepubliceerd in Nature, overschrijdt de chip voor het eerst de kritische drempel, bekend als “below threshold”, wat het mogelijk maakt om de fouten te verminderen terwijl het aantal qubits wordt verhoogd.
- Ongekende snelheid: Willow voltooide een standaard Random Circuit Sampling (RCS) berekening in minder dan vijf minuten. Een soortgelijke berekening zou meer dan 10 septiljard jaar in beslag nemen met een conventionele supercomputer, een getal dat ruim de leeftijd van het universum overtreft. Dit resultaat benadrukt het vermogen van kwantumcomputing om problemen aan te pakken die buiten het bereik liggen van traditionele machines.
De uitdaging van kwantumfoutcorrectie
Kwantumfoutcorrectie is een van de grootste uitdagingen in kwantumcomputing. Qubits hebben de neiging om snel informatie te verliezen door hun interactie met de omgeving, wat resulteert in fouten in de berekeningen. Willow overwint dit obstakel door een systeem van real-time foutcorrectie, waardoor qubits georganiseerd in netwerken van 3×3, 5×5 en 7×7 aanzienlijk stabieler zijn dan individuele qubits.
Deze vooruitgang markeert ook een van de eerste overtuigende voorbeelden van een kwantumsysteem dat zijn klassieke versie overtreft in termen van levensduur en betrouwbaarheid, een cruciale demonstratie voor het bouwen van functionele kwantumcomputers.
De relevantie van Random Circuit Sampling
Random Circuit Sampling, gebruikt als benchmark door Google, is een veel gebruikte maatstaf voor het evalueren van de prestaties van kwantumchips. Hoewel dit type test geen directe commerciële toepassingen heeft, is het fundamenteel om aan te tonen dat een kwantumcomputer klassieke computers kan overtreffen in specifieke taken.
Met Willow heeft Google de prestatiekloof tussen kwantumsystemen en klassieke systemen vergroot, wat aangeeft dat kwantumprocessors zich in een exponentieel tempo ontwikkelen.
Potentieel impact op de maatschappij
De vooruitgang geboekt met Willow brengt Google’s visie om bruikbare kwantumcomputers te bouwen voor echte toepassingen dichterbij. Deze machines zouden complexe uitdagingen kunnen aangaan, zoals het creëren van gepersonaliseerde medicijnen, het ontwerpen van efficiëntere batterijen en het ontwikkelen van nieuwe materialen. Daarnaast zou hun integratie met geavanceerde technologieën zoals kunstmatige intelligentie de vooruitgang in deze velden aanzienlijk kunnen versnellen.
Het Google Quantum AI-team werkt ook aan kwantumalgoritmes die real-world problemen kunnen oplossen, een essentiële stap om de commerciële waarde van deze technologie aan te tonen.
De weg naar commerciële kwantumcomputing
De ontwikkeling van Willow maakt deel uit van een langetermijnvisie die Google meer dan een decennium geleden is begonnen. Hoewel er nog steeds uitdagingen te overwinnen zijn, is deze chip een getuigenis van het potentieel van kwantumcomputing om hele industrieën te transformeren.
Naarmate er meer geavanceerde algoritmes worden ontwikkeld en de capaciteiten van kwantumchips verbeteren, wordt verwacht dat deze machines een centrale rol zullen spelen in het oplossen van problemen die vandaag de dag onoverkomelijk lijken voor klassieke technologie. Met Willow heeft Google een cruciale stap gezet naar die toekomst.
via: Google