Paul Arends
Google heeft aangekondigd dat het door de introductie van zijn Willow-kwantumchip vorig jaar baanbrekend onderzoek heeft verricht op het gebied van kwantumcomputers. Het bedrijf beweert dat het met zijn Quantum Echoes-algoritme, dat is beschreven in een artikel dat is gepubliceerd in Nature, echte toepassingen voor kwantumcomputers kan creëren. Dit algoritme is een demonstratie van het “eerste verifieerbare kwantumlead met een out-of-order time-correlator (OTOC)-algoritme.”
Een belangrijk aspect van quantum computing is dat het gebruik maakt van qubits, die meerdere toestanden tegelijk kunnen vertegenwoordigen in plaats van binair en nul. Dit zou kunnen leiden tot een dieper begrip van kwantumsystemen. Google gelooft dat het Quantum Echoes-algoritme een verdere bevestiging is van deze hypothese. Het algoritme kan laten zien hoe verschillende delen van een kwantumsysteem met elkaar interageren op een herhaalbare manier die “13.000 keer sneller draait op Willow dan het beste klassieke algoritme op een van ’s werelds snelste supercomputers.”
De term ‘echo’ in Quantum Echoes verwijst naar de manier waarop het algoritme van Google samenwerkt met het kwantumsysteem, in dit geval de Willow-chip. Door een zorgvuldig gemaakt signaal naar het kwantumsysteem te sturen, een qubit te verstoren en vervolgens de evolutie van het signaal nauwkeurig om te keren om naar de terugkerende echo te luisteren, kan Google informatie verkrijgen via kwantumgolven die extreem gevoelig is.
De gevoeligheid van kwantumcomputers suggereert dat ze kunnen worden gebruikt om zaken als de interactie van deeltjes of de structuur van moleculen te modelleren. In een experiment met de Universiteit van Californië, Berkeley, gebruikte Google het Quantum Echoes-algoritme om twee verschillende moleculen te bestuderen en vergeleek de resultaten met de nucleaire magnetische resonantie (NMR)-methode. De resultaten waren vergelijkbaar, en Google beweert dat Quantum Echoes “informatie onthulde die doorgaans niet beschikbaar is via NMR.”
Op de lange termijn kunnen kwantumcomputers worden ingezet voor uiteenlopende toepassingen, zoals het ontdekken van medicijnen en de ontwikkeling van nieuwe batterijcomponenten. Google is van mening dat door het Quantum Echoes-onderzoek binnen de komende vijf jaar echte toepassingen van kwantumcomputers kunnen worden gerealiseerd.
