Google bereikt doorbraak met kwantumcomputer
Kwantumcomputers zouden de oplossing moeten zijn om enorm complexe problemen op te lossen. Denk maar aan de ontwikkeling van levensreddende medicijnen of van nieuwe materiaaltoepassingen. Ook het verbeteren van batterijtechnologie en het bevorderen van oplossingen voor schone energie (fusie-energie) liggen nu binnen bereik. Zo’n computer kan problemen 13.000 keer sneller oplossen dan een traditionele computer, goed voor een afgeronde taak in enkele minuten ten opzichte van meerdere jaren. Dat is alvast wat deze nieuwe computer van Google doet.
Om dat te doen werkt zo’n kwantumcomputer met qubits in de plaats van bits, op basis van de bijzondere eigenschappen van de kwantumfysica. Hij werkt dus niet met 0 of 1, maar met allebei tegelijk. Door middel van superpositie van die 0 en 1 kan zo’n computer meerdere taken tegelijk en in parallelle berekeningen uitvoeren. In de plaats van elke mogelijke oplossing één voor één te proberen, zoals een normale computer, doet een kwantumcomputer dat in één keer. Zo kom je natuurlijk veel sneller tot het juiste resultaat.
Ben je nog niet helemaal mee? Dan heeft Google nog deze vergelijking voor je: “Stel je voor dat je probeert een verloren schip te vinden op de bodem van de oceaan. Dankzij sonartechnologie krijg je misschien een wazige vorm die je vertelt dat daar een scheepswrak ligt. Maar wat als je niet alleen het schip kon vinden maar ook de naam op de romp kon lezen? Dat is het soort ongekende precisie dat we hebben verkregen met onze nieuwe Willow-kwantumchip.”
Moeilijke zoektocht
Toch is de ontwikkeling van zo’n kwantumcomputer niet evident. Al decennia probeert men de foutjes eruit te krijgen om tot betrouwbare resultaten te komen. In 2019 toonde Google aan dat een kwantumcomputer een probleem veel sneller kan oplossen. Vorig jaar kon de Willow-chip dan eindelijk veel beter de fouten vermijden en nu is er een nieuw kwantumalgoritme genaamd Quantum Echoes dat draait op diezelfde Willow.
Google beweert niet zomaar dat zijn Quantum Echoes-algoritme 13.000 keer sneller is dan de beste klassieke algoritmes. Het slaagde erin het systeem jarenlang te testen en uit te dagen, om aan te tonen dat de resultaten betrouwbaar, controleerbaar en herhaalbaar zijn. Deze resultaten zijn gepubliceerd in het gerenommeerde wetenschappelijke tijdschrift Nature.
Moleculaire liniaal
“Een spannende toepassing is in de chemie, waar wetenschappers een techniek gebruiken die nucleaire magnetische resonantie (NMR) heet om moleculen te bestuderen”, klinkt het in een persbericht. “NMR werkt door radiogolven in moleculen te sturen om hun structuur in kaart te brengen; een methode die tot verschillende Nobelprijzen heeft geleid. Met Quantum Echoes en een zogenaamde ‘moleculaire liniaal’ kan NMR nu veel grotere en complexere moleculen meten, waardoor onderzoekers nieuwe medicijnen kunnen ontdekken, bijvoorbeeld door te bepalen hoe potentiële geneesmiddelen zich aan hun doelwitten binden. In de materiaalkunde helpt het wetenschappers om betere materialen te ontwikkelen voor bijvoorbeeld batterijen en zonnepanelen.”
Google verwacht dat kwantumcomputers binnen vijf jaar echte problemen zullen oplossen die voor de huidige machines onmogelijk zijn. Naarmate kwantumtechnologie verder verbetert, worden nog meer doorbraken verwacht.
