Google claimt doorbraak met quantumcomputing

Een doorbraak in de wereld van kwantumcomputing dus, zo claimt Google. De resultaten, die gepubliceerd zijn in het wetenschappelijke tijdschrift Nature, worden door Google bestempeld als ‘het eerste verifieerbare kwantumvoordeel ooit’. Google Quantum AI bedoelt daarmee dat het de eerste keer zou zijn dat een kwantumprocessor met een aangepast kwantumalgoritme de computationele grenzen van klassieke systemen ver overschrijdt. Volgens de publicatie in Nature voerde de Willow-chip de berekening 13.000 keer sneller uit dan een simulatie op de Frontier-supercomputer, een van de werelds snelste klassieke systemen. Waar de Willow-processor de taak in enkele uren voltooide, zou Frontier er volgens schattingen van Google meerdere jaren over doen.

Jarenlang getest

Om de nauwkeurigheid te waarborgen, heeft het team van Google jarenlang het systeem getest en uitgedaagd, een proces dat ‘red-teaming’ wordt genoemd, om ervoor te zorgen dat de resultaten betrouwbaar zijn en door andere kwantumcomputers kunnen worden gecontroleerd.

Kwantumcomputers gebruiken de bijzondere eigenschappen van de kwantumfysica om informatie te verwerken op manieren die klassieke computers niet kunnen. Het onderzoek is de afgelopen twee jaar duidelijk in een stroomversnelling geraakt, met de ene na de andere aankondiging. De introductie van de Willow-kwantumchip in december vorig jaar was een mijlpaal, omdat zowel rekenkracht als foutcorrectie er fenomenaal op vooruit gingen. Even later kwam ook Microsoft met een soortgelijke doorbraak op de proppen, en ook spelers als Fujitsu en IBM laten zich niet onbetuigd.

Quantum Echoes

Quantum Echoes, zoals het nieuwe algoritme van Google dus heet, draait ook op de Willow-kwantumprocessor en kan uitdagingen aanpakken die eerder onmogelijk waren. Denk bijvoorbeeld aan het ontwikkelen van nieuwe medicijnen, het verbeteren van batterijtechnologie en het bevorderen van oplossingen voor schone energie (fusie-energie).

Opvallend ook: Google benadrukt sterk dat het resultaat van Quantum Echoes ‘verifieerbaar’ is. Een les uit het verleden zo lijkt het wel, want een eerdere claim van ‘kwantumsuprematie’ in 2019 leverde Google vooral veel kritiek op omdat de uitgevoerde taak weliswaar snel was, maar geen praktische of verifieerbare toepassing had.

Echotechniek

‘Dit is echt de eerste keer in de geschiedenis dat een kwantumcomputer met succes een verifieerbaar algoritme heeft uitgevoerd dat de capaciteiten van supercomputers overtreft’, zo stellen Hartmut Neven, oprichter van Google Quantum AI, en Vadim Smelyanskiy, directeur quantum pathfinding, in een blogpost. Daarin lees je ook wat meer uitleg over hoe dat algoritme dan precies in elkaar zit. Spoiler alert: het is ingewikkeld. Maar het komt erop neer dat de nieuwe techniek werkt als een zeer geavanceerde echo. Een zorgvuldig samengesteld signaal wordt naar het kwantumsysteem (qubits op een Willow-chip) gestuurd. Vervolgens wordt één qubit verstoord, wordt de evolutie van het signaal in omgekeerde richting geanalyseerd en wordt eigenlijk geluisterd naar de ‘echo’ die terugkomt.

Of dit nu de definitieve doorbraak van kwantumcomputing betekent? Dat dan ook weer niet. Het gaat nog steeds om een heel specifieke, voor de kwantumcomputer geoptimaliseerde berekening, en niet om een algemeen toepasbaar voordeel. Het staat met andere woorden nog altijd ver af van het oplossen van alledaagse zakelijke problemen. Google zelf tempert de verwachtingen ook. Het bedrijf verwacht dat kwantumcomputers ‘binnen vijf jaar’ echte, praktische problemen zullen oplossen die voor huidige machines onbereikbaar zijn.

In samenwerking met Data News