Google combineert recordsnelheden met foutcorrectie in nieuwe kwantumchip

Dat schrijft Hartmut Neven, oprichter en hoofd van Google Quantum AI, in een blog. De nieuwe kwantumchip, genaamd Willow, kan in vijf minuten een algoritme oplossen waarover de Frontier supercomputer (momenteel de snelste supercomputer ter wereld, nvdr) meer dan 10.000.000.000.000.000 miljard jaar doet.

Meer rekenkracht

De Willow chip bereikt volgens Neven twee mijlpalen in het onderzoek naar kwantumtechnologie. Ten eerste de rekenkracht. Het systeem bevat 105 qubits (de specifieke onderdelen die een kwantumcomputer uitmaken) en zou daarmee onigekende snelheden halen in het oplossen van de wiskundige problemen die als ‘benchmark’ worden gebruikt voor dit soort systemen.

Ten tweede, en misschien nog belangrijker, is dat de chip dat doet met een veel lagere foutenmarge dan veel andere kwantumcomputers. Qubits zijn namelijk erg onstabiel. De deeltjes kunnen de traditionele status 0 of 1 aannemen, maar daarnaast ook een status die allebei overspant. Daardoor zijn ze echter heel gevoelig voor hun omgeving en verliezen ze snel hun ‘lading’. Waar traditionele computers amper rekenfouten maken, kan een kwantumcomputer om de honderd of duizend berekeningen een fout maken, en die foutenmarge gaat omhoog naarmate er meer qubits aan een systeem worden toegevoegd.

Meerdere qubits samenvoegen

Willow voert foutcorrectie in door meerdere qubits samen te voegen. Google linkt daarbij qubits in een vierkant, bijvoorbeeld 3×3, aan elkaar die samen een ‘logische qubit’ vormen. Als er dan eentje beïnvloed wordt door de omgeving, dan kan het systeem die staat vergelijken met die van de andere qubits in het vierkant en corrigeren waar nodig.

Neven schrijft in een artikel in wetenschappelijk tijdschrift Nature dat zijn team erin slaagde om door foutcorrectie de hoeveelheid fouten te verminderen naarmate er meer qubits aan het systeem werden toegevoegd. Als je van 3×3 gelinkte qubits naar 5×5 gaat, kan dat systeem dubbel zo veel fouten corrigeren, en van 5×5 naar 7×7 qubits verdubbelt die correctie nog eens. Op zich zou het de eerste keer zijn dat qubits worden gebouwd die stabiel genoeg zijn om effectief bij te dragen tot de foutcorrectie, naarmate er meer worden toegevoegd.

Schaalbare kwantumcomputers

Neven benadrukt dat met de gebruikte methode en de nieuwe chip schaalbare kwantumcomputers mogelijk zijn, al moet de foutenmarge nog altijd naar beneden, willen we een effectief bruikbare kwantumcomputer. De grootste logische qubit die de hardware aankan, 15×15, houdt het bijvoorbeeld nog altijd maar maximum een uur uit, voordat hij begint te falen door een overdaad aan fouten.

Quantum computing is een technologie waar grote bedrijven als Google, IBM en anderen al jaren aan werken. Als de technologie op punt staat, zou ze onvoorstelbare snelheden kunnen halen in het oplossen van specifieke problemen, waar traditionele computing het momenteel moeilijk mee heeft.

In samenwerking met Data News