В октябре 2025 года произошел революционный научный прорыв, который, возможно, прошел мимо вас. Google заявила, что ее квантовый чип Willow выполнил задачу, для моделирования которой лучшим сегодня классическим суперкомпьютерам потребуется примерно в 13 000 раз больше времени. Увеличение скорости было не самой интересной частью. Мы все знаем, что квантовые компьютеры работают быстро.
Самое интересное заключалось в другом утверждении Google: результат поддается проверке. Одна из самых больших проблем в квантовых вычислениях заключается в том, что если квантовый компьютер решает задачу, которую не могут решить классические компьютеры, как мы узнаем, что ответ правильный? Quantum Echoes, новый алгоритм Google, предназначен для выдачи результатов, которые вы можете повторить и ожидать, что снова получите тот же ответ.
Google опубликовал в журнале Nature статью, объясняющую, как алгоритм дает проверяемые результаты. Он также провел эксперимент, подтверждающий принцип работы, чтобы продемонстрировать, как это работает и почему это может быть полезно в будущем. Используя ядерный магнитный резонанс — технологию, используемую в аппаратах МРТ, — исследователи оценили реальные химические свойства, а затем использовали квантовый процессор для моделирования эхо-сигналов.
В этом конкретном эксперименте использовались проблемы, которые еще можно было проверить другими способами, чтобы подтвердить его точность. Далее, алгоритм можно будет использовать для решения более масштабных задач, приближая нас к миру, где квантовые вычисления действительно полезны. В настоящее время, какими бы крутыми ни были квантовые вычисления, у них нет реальных приложений. Google надеется, что после того, как ЯМР с использованием квантовых вычислений окажется успешным, его можно будет разработать для практических приложений, включая материаловедение, астрофизику и медицинские исследования.
Как работает квантовое эхо?
Новый алгоритм называется Echoes, и он работает аналогично более знакомым нам видам эха — но вместо звука это информация, перемещающаяся внутри группы квантовых битов (кубитов). Квантовые вычисления может быть довольно сложно объяснить, но по сути чип выполняет сложную последовательность операций, которая шифрует кубиты, а затем выполняет все это в обратном направлении, как перемотка видео. Прямо посередине он добавляет крошечный так называемый тычок к одному кубиту. В конце концов, он измеряет, распространился ли крошечный толчок по системе настолько, чтобы испортить перемотку.
Этот метод, известный как коррелятор вневременного порядка (OTOC), использовался в эксперименте ЯМР для отслеживания того, как ядерные спины ведут себя в магнитном поле. В статье описывается эксперимент с эхом, в котором поляризация начинается с одного спина, распространяется по сети, а затем тщательно спроектированный реверс пытается ее перефокусировать. Если вы добавите возмущение до того, как оно перефокусируется, эхо ухудшится — и то, как оно ухудшится, расскажет вам о внутренней структуре молекулы. Этот метод может привести к важному пониманию других квантовых структур, таких как клетки, магниты или даже, по мнению Google, черные дыры. Однако, чтобы достичь этого, потребуются годы.
Это всего лишь один шаг на пути к созданию по-настоящему полезных квантовых компьютеров. Мы предсказывали, что квантовые вычисления, наконец, превратятся из чисто косметических функций в главные технологические тенденции, которые мы ожидаем увидеть в 2026 году. У Google есть далеко идущий план развития квантового оборудования, и он знает, чего хочет достичь дальше. Следующая цель — квантовый бит, достаточно стабильный, чтобы выполнить около миллиона шагов, прежде чем он совершит ошибку.
