Google heeft een nieuwe quantumchip gedemonstreerd, genaamd Willow. Deze chip bestaat uit 105 qubits en bereikt volgens Google twee mijlpalen: een op het gebied van errorcorrectie, en een op het gebied van rekenkracht.
Googles Quantum AI-divisie presenteerde zijn Willow-quantumchip op maandagavond. De chip bestaat uit 105 qubits en werkt op basis van supergeleiding, zo schrijft het bedrijf in een bijbehorende aankondiging. Het bedrijf heeft met Willow naar eigen zeggen een doorbraak bereikt op het gebied van errorcorrectie. Normaliter neemt het aantal fouten in een quantumchip toe naar mate het aantal qubits toeneemt. Google claimt juist dat de foutcorrectie van de qubits in Willow 'exponentieel' beter wordt naar mate het aantal qubits wordt opgeschaald.
Google schrijft dat quantumcomputers nauwkeuriger gemaakt kunnen worden door qubits te groeperen en gezamenlijk foutcorrectie toe te laten passen. Ze functioneren dan gezamenlijk als één 'logische qubit'. Tegelijkertijd ontstaan er in grotere rasters ook meer mogelijkheden voor fouten. Op een bepaald punt wordt de foutcorrectie overweldigd door de hoeveelheid fouten. Dit keerpunt waar foutcorrectie niet langer behulpzaam is, wordt de threshold genoemd.
Googles experiment, dat gepubliceerd is in Nature, claimt echter dat de nauwkeurigheid juist kan toenemen wanneer het aantal qubits wordt opgeschaald, mits daarbij de juiste foutcorrectietechnieken worden toegepast. Google demonstreerde zijn foutcorrectietechniek met Willow, dat volgens het bedrijf als eerste quantumchip onder die threshold kan functioneren. Het bedrijf testte drie rasters met respectievelijk 3x3, 5x5 en 7x7 qubits. Bij iedere stap liep het aantal errors terug met een factor van 2,14, claimt het bedrijf. Daarmee moet het aantal errors dus teruglopen naar mate het aantal fysieke qubits binnen een logische qubit wordt opgehoogd.
Tegelijkertijd benadrukt het bedrijf wel dat er 'nog een lange weg te gaan is'. Onderzoekers verwachten dat een foutpercentage van één error per tien miljoen stappen nodig is om quantumcomputers commercieel bruikbaar te maken. Momenteel zouden daarvoor groepen van 1000 qubits nodig zijn. Toekomstige doorbraken kunnen dat aantal mogelijk wel verlagen, speculeert het bedrijf.
Google claimt daarnaast dat Willow aanzienlijk beter presteert dan Sycamore, zijn vorige quantumchip met 53 qubits. Het bedrijf gebruikte daarvoor de RCS-benchmark, ook wel random circuit sampling, waarmee de prestaties van quantumcomputers berekend kan worden, hoewel die benchmark in de praktijk weinig nut heeft.
In 2019 deed Google al eens een RCS-benchmark op Sycamore. Het bedrijf claimde toen 'quantum supremacy' bereikt te hebben. Dat is het punt waarop een quantumcomputer een berekening kan uitvoeren die in de praktijk niet uitvoerbaar zou zijn op een 'klassieke' supercomputer. Google claimde toen een RCS-benchmark uitgevoerd te hebben in 200 seconden, terwijl een normaal hpc-systeem daar 10.000 jaar over zou doen. Anderen reageerden daar overigens sceptisch op, waaronder concurrent IBM, die stelde dat de berekening ook in 2,5 dag uitgevoerd zou kunnen worden op een gewone supercomputer.
Nu, in 2024, voerde Google een complexere versie van de RCS-benchmark uit op de Willow-chip. Dat duurde volgens Google minder dan vijf minuten. De Frontier-supercomputer, die op nummer 2 in de TOP500-lijst staat, zou er tien quadriljoen jaar over doen. Dat is 1025 oftewel 10.000.000.000.000.000.000.000.000 jaar. Google zegt dat die vergelijking met Frontier gebaseerd is op 'conservatieve schattingen', die in het voordeel van Frontier zouden uitvallen. De techgigant heeft bijvoorbeeld geen latency voor secundaire opslagmedia als hdd's hebben meeberekend.
Google erkent dat RCS, hoewel het 'de moeilijkste benchmark is die momenteel op een quantumcomputer gedaan kan worden', voor zover bekend geen praktisch nut heeft en dus niet relevant is voor commerciële doeleinden. Het demonstreren van een quantumchip die relevant rekenwerk sneller dan een klassieke supercomputer kan uitvoeren, is volgens Google de volgende grote uitdaging. Het bedrijf spreekt geen verwachtingen uit voor wanneer dat bereikt moet zijn.
Source: Tweakers.net