Квантовый процессор Google Willow оказался в септиллион раз производительнее самого быстрого суперкомпьютера

В ночь на 10-ое декабря Google анонсировала выход 105-и кубитного квантового процессора Willow. Новинка является самым быстрым квантовым чипом в мире, продемонстрировав прирост скорости в септиллион раз больше, чем у обычного суперкомпьютера, решив сложнейшую математическую задачу за 5 минут, которая заняла бы у суперкомпьютера миллиарды лет. Такого огромного прироста скорости удалось достичь благодаря тому, что Google Willow удалось решить проблему границ Quantum Error Correction.

Quantum Error Correction (QEC) — это метод квантовых вычислений, при котором информация распределяется на несколько кубитов в целях ее сохранения. Дело в том, что у всех квантовых CPU есть одна общая проблема — из-за огромной скорости обмена информацией между кубитами, которые выступают в роли ядер QPU, часть данных просто теряется, в результате чего возникают ошибки. Можно сказать, что ученые ранее упирались в границу, которая вынуждала их использовать в своих квантовых чипах только определенное количество кубитов, что значительно ограничивало квантовые процессоры в масштабируемости.

Особенность Google Willow заключается в том, что он отходит от метода квантовых вычислений QEC, так как ученые Google доказали, что при увеличении количества кубитов уменьшается количество ошибок вычислений. Причем, ошибки уменьшаются даже не кратно, а экспоненциально. Эти данные стали настоящим открытием для всей сферы квантовых вычислений, поскольку проблему ошибок в квантовых вычислениях не могли решить с 1995 года, когда был открыт метод QEC. Помимо сокращения ошибок, в чипе Google Willow также удалось увеличить срок эксплуатации кубитов, причем, многократно — кубиты Willow стабильны около 1-ого часа, в то время как срок жизни кубитов в других QPU ограничивается всего 1,8 миллисекундами. 

Google Willow — это настоящий прорыв в области разработки квантовых центральных процессоров. Конечно, у некоторых конкурентов Google Willow, таких как IBM Osprey, количество кубитов равняется 433 штукам, однако, продолжительность жизни кубитов в таких устройствах не превышает доли секунд. Глава отела Google Quantum AI Хавьер Невен заявил, что в Google Willow могли добавить и большее количество кубитов, однако, это бы могло негативно повлиять на эффективность вычислений и количество ошибок. Тем не менее, Хавьер уточнил, что им удалось “пройти точку безубыточности”, поэтому дальнейшие разработки Google Quantum будут иметь больше кубитов при сохранении их стабильности, что позволит создавать мощнейшие квантовые компьютеры, которым не будет аналогов десятки лет вперед.