Technologie

Google-quantumchip doet vijf minuten over berekening waar supercomputer 10 quadriljoen jaar voor nodig heeft

Google heeft zijn nieuwste quantumchip onthuld. De nieuwste iteratie, met codenaam Willow, moet volgens het bedrijf twee aanzienlijke verbeteringen met zich mee brengen ten opzichte van de vorige generatie. Enerzijds schaalt de foutcorrectie exponentieel mee met het aantal qubits, een mijlpaal waar onderzoekers bijna 30 jaar mee bezig zijn. Anderzijds is de rekenkracht aanzienlijk hoger.

Waar de vorige Google-quantumchip Sycamore 53 qubits heeft, biedt Willow er 105. Terwijl een hoger aantal qubits er normaliter voor zorgt dat ook de hoeveelheid fouten oploopt, is het bedrijf erin geslaagd om via de juiste foutcorrectie deze marge net te verlagen. Deze exponentiële foutvermindering wordt "below threshold" genoemd en vormde een uitdaging voor de quantumwereld sinds 1995.

Het systeem vertoont enkele andere opmerkelijke eigenschappen. Het is naar eigen zeggen een van de eerste overtuigende voorbeelden waarbij realtime foutcorrectie wordt ingezet op een supergeleidend quantumsysteem. Dat is cruciaal om de rekenkracht effectief te kunnen benutten. Daarnaast hebben de gegroepeerde qubits van Willow een langere levensduur dan die van individuele qubits.

Om de werking van Willow te demonstreren heeft Google de random circuit sampling-benchmark gebruikt. Die wordt beschouwd als een van de lastigste tests voor quantumsystemen. Willow voltooide deze taak in slechts vijf minuten. Ter referentie: 's werelds tweede snelste supercomputer, Frontier, zou volgens Google daar 10 quadriljoen jaar voor nodig hebben - aanzienlijk langer dan het universum oud is. Dat is 10 tot de vijfentwintigste macht, ofwel 10.000.000.000.000.000.000.000.000.

Dat is een indrukwekkende prestatie, al is de RCS-test geen nuttige toepassing van quantumsystemen. Google gaat dan ook op zoek naar manieren om de gigantische hoeveelheid rekenkracht van Willow op een praktische manier te benutten.