Willow este cipul cuantic anunțat de Google, ce redefinește puterea de procesare și calculul cuantic

• Cipul Willow reduce erorile pe măsură ce numărul de qubiți crește, o realizare istorică ce confirmă viabilitatea calculatoarelor cuantice la scară largă.
• Willow finalizează un calcul de benchmark în 5 minute, o sarcină care ar dura 10 septilioane de ani pentru un supercomputer clasic, fapt ce demonstrează superioritatea tehnologiei cuantice.
• Cipul promite soluții avansate pentru descoperirea de medicamente, optimizarea bateriilor și accelerarea progresului în domeniul energiei regenerabile.

Google Quantum AI lansează recent Willow, cel mai avansat cip cuantic de până acum, care marchează o etapă importantă în evoluția tehnologiei cuantice. Cu performanțe impresionante și o capacitate unică de corectare a erorilor, Willow promite să transforme radical calculul și aplicațiile comerciale.

Care sunt diferențele dintre calculul clasic și calculul cuantic?

Calculatoarele clasice folosesc biți, care sunt binari și reprezintă fie 0, fie 1. Acestea efectuează calculele secvențial, pas cu pas. În contrast, calculatoarele cuantice folosesc qubiți, care pot procesa simultan multiple posibilități datorită fenomenului de suprapunere.

De exemplu, un calculator clasic care rezolvă o problemă complexă analizează toate soluțiile posibile una câte una. În schimb, un calculator cuantic evaluează mai multe soluții simultan și accelerează semnificativ calculele pentru anumite sarcini. Această abilitate face calculatoarele cuantice extrem de puternice pentru probleme ce implică combinații vaste sau necesită resurse computaționale imense.

În ciuda potențialului lor, calculatoarele cuantice nu înlocuiesc calculatoarele clasice. Ele sunt remarcabile pentru sarcini precum probleme de optimizare, analiza criptografică și simularea sistemelor cuantice, dar nu sunt practice pentru utilizarea generală. Sistemele clasice rămân mai potrivite pentru activitățile de zi cu zi datorită stabilității și scalabilității lor.

Care sunt realizările Willow?

• Reduce exponențial erorile
  Willow abordează una dintre cele mai mari provocări ale calculului cuantic: corectarea erorilor. Spre deosebire de sistemele anterioare, acest cip poate diminua erorile pe măsură ce numărul de qubiți crește. Prin utilizarea de rețele de la 3×3 la 7×7 qubiți, Google demonstrează reducerea ratei de eroare la jumătate cu fiecare iterație și confirmă conceptul „sub prag” pentru corectarea erorilor. Această realizare istorică arată că sistemele cuantice pot deveni din ce în ce mai eficiente pe măsură ce sunt scalate.

• Performanța sa este imposibilă pentru calculatoarele clasice
  Willow finalizează un calcul de benchmark, Random Circuit Sampling, în mai puțin de cinci minute, o sarcină care ar dura 10 septilioane de ani pentru cel mai rapid supercomputer de astăzi. Acest rezultat confirmă superioritatea calculului cuantic în depășirea limitelor tehnologiei clasice.

• Prototipul este ideal pentru qubiți logici scalabili
  Cu o integrare optimă a componentelor precum porți cu doi qubiți și mecanisme de resetare și citire, Willow este considerat cel mai avansat sistem capabil să scaleze spre computere cuantice utile la scară largă.

Care sunt aplicațiile, perspectivele și provocările?

Willow reprezintă o platformă ideală pentru dezvoltarea aplicațiilor comerciale. Următorul pas pentru tehnologia cuantică este realizarea primului calcul „util, dincolo de clasic” care să rezolve probleme reale, inaccesibile calculatoarelor tradiționale. Aplicațiile potențiale includ:

• Descoperirea de medicamente mai eficiente.
• Proiectarea de baterii pentru vehicule electrice.
• Accelerarea cercetării în fuziune și energie regenerabilă.

Deși Willow aduce inovații majore, există încă provocări legate de volatilitatea qubiților și necesitatea extinderii rețelelor de qubiți cu o calitate constantă. Progresul calculatoarelor cuantice depinde de perfecționarea tehnologiilor de corectare a erorilor și integrarea acestora în aplicații practice.

Harmut Neven, fondator și lead la Google Quantum AI, întrebat de ce alege să lucreze la calculatoare cuantice, declară: “Colegii mei mă întreabă uneori de ce am părăsit domeniul în plină expansiune al inteligenței artificiale pentru a mă concentra pe calculul cuantic. Răspunsul meu este că ambele vor deveni cele mai transformatoare tehnologii ale timpului nostru, dar inteligența artificială avansată va beneficia semnificativ de accesul la calculul cuantic. Acesta este motivul pentru care am numit laboratorul nostru Quantum AI. Algoritmii cuantici au la bază legi fundamentale de scalare, așa cum observăm cu benchmark-ul RCS. Există avantaje similare de scalare pentru multe sarcini computaționale esențiale pentru AI.

Astfel, calculul cuantic va fi indispensabil pentru colectarea datelor de instruire inaccesibile mașinilor clasice, pentru instruirea și optimizarea anumitor arhitecturi de învățare și pentru modelarea sistemelor în care efectele cuantice sunt importante. Aceste aplicații includ descoperirea de medicamente noi, proiectarea de baterii mai eficiente pentru mașinile electrice și accelerarea progreselor în fuziunea nucleară și noile surse de energie. Multe dintre aceste aplicații revoluționare ale viitorului nu vor fi posibile pe calculatoarele clasice; ele așteaptă să fie descoperite prin intermediul calculului cuantic.”

Lansarea cipului Willow marchează o etapă istorică în dezvoltarea calculului cuantic. Performanțele sale stabile și capacitatea de a depăși limitele calculatoarelor clasice deschid drumul către o nouă eră tehnologică, în care problemele complexe ale societății moderne ar putea fi rezolvate mai rapid și eficient ca niciodată.