Η Google αποκάλυψε έναν φουτουριστικό κβαντικό αλγόριθμο πιο γρήγορο από τους υπερυπολογιστές

Η Google ισχυρίζεται ότι έχει αναπτύξει έναν αλγόριθμο κβαντικού υπολογιστή που είναι 13.000 φορές ταχύτερος από τους πιο ισχυρούς υπερυπολογιστές. Αυτό θα έφερνε την τεχνολογία άλλο ένα βήμα πιο κοντά στις εφαρμογές του πραγματικού κόσμου στην ιατρική και την επιστήμη των υλικών μέσα στην επόμενη μισή δεκαετία. Γνωστός ως Quantum Echoes, ο συσχετιστής εκτός χρόνου (OTOC) είναι ένας πρώτος στο είδος του αλγόριθμος που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την καλύτερη κατανόηση της δομικής σύνθεσης φυσικών συστημάτων, όπως οι μαύρες τρύπες ή τα μόρια. Με την υποστήριξη του κβαντικού τσιπ Willow της Google, η εταιρεία ισχυρίζεται ότι είναι η πρώτη φορά που οι κβαντικές τεχνολογίες εκτελούν έναν επαληθεύσιμο αλγόριθμο, που σημαίνει ότι ο αλγόριθμος μπορεί να επιτύχει τα ίδια αποτελέσματα σε οποιοδήποτε κβαντικό υλικό. Αυτό είναι ένα σημαντικό βήμα για την παραγωγή των επαναλαμβανόμενων, κλιμακούμενων αποτελεσμάτων που είναι απαραίτητα για εφαρμογές του πραγματικού κόσμου, όπως η κατασκευή ενός κινητήρα με κβαντική ενέργεια.

Η Google παρουσίασε αυτά τα επιτεύγματα σε δύο μελέτες του Οκτωβρίου 2025, οι οποίες υπογράμμισαν τις προηγμένες δυνατότητες των Quantum Echoes. Το πρώτο, που δημοσιεύτηκε στο Φύσηδείχνει πώς τα επαληθεύσιμα αποτελέσματά του θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε εφαρμογές σε πεδία όπως η φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR). Σε ένα δευτερόλεπτο κομμάτιδιαθέσιμο στο arXiv, οι ερευνητές της Google χρησιμοποίησαν αυτές τις τεχνικές κβαντικής υπολογιστικής για να ξεκλειδώσουν χημικές δομές χρησιμοποιώντας αυτό που η εταιρεία αποκαλεί “μοριακό χάρακα” για να μετρήσει τις αποστάσεις μεταξύ των ατόμων. Μαζί, οι μελέτες αντικατοπτρίζουν τις προόδους της Google προς βιώσιμους κβαντικούς αλγόριθμους και υλικό τσιπ.

Η Google Quantum AI, που ιδρύθηκε το 2012, βρίσκεται στην πρώτη γραμμή της αναζήτησης δυνατοτήτων κβαντικών υπολογιστών που μπορούν να κλιμακωθούν. Τον Δεκέμβριο του 2024, η εταιρεία κυκλοφόρησε το κβαντικό της τσιπ Willow, με αρκετή υπολογιστική ισχύ για να ολοκληρώσει μια δοκιμή αναφοράς σε λιγότερο από πέντε λεπτά που ο ισχυρότερος υπερυπολογιστής του κόσμου θα χρειαζόταν συνήθως 10 δισεκατομμύρια χρόνια. Και παρόλο που τέτοια κβαντικά επιτεύγματα συχνά οδηγούν σε υπερβολικές διακηρύξεις όπως η αντιστροφή του χρόνου, η Google ελπίζει ότι ο νέος αλγόριθμός της θα την ωθήσει στην εύρεση πραγματικών εφαρμογών για μια από τις πιο καινοτόμες αναδυόμενες τεχνολογίες στον κόσμο.

Για να κατανοήσετε την Κβαντική Ηχώ, πρέπει πρώτα να καθορίσετε ορισμένες βασικές αρχές κβαντικού υπολογισμού. Στην πιο στοιχειώδη μορφή του, ο κβαντικός υπολογισμός χρησιμοποιεί τις ιδιότητες της κβαντικής μηχανικής για την επίλυση πολύπλοκων μαθηματικών προβλημάτων πέρα ​​από τις δυνατότητες του κλασικού υπολογισμού. Ο ευκολότερος τρόπος για να το καταλάβετε αυτό είναι να αντικαταστήσετε τα 0 και 1 των δυαδικών υπολογιστικών συστημάτων με qubits ή κβαντικά bit, τα οποία δημιουργούνται με το χειρισμό κβαντικών σωματιδίων όπως φωτόνια, ηλεκτρόνια, παγιδευμένα ιόντα, υπεραγώγιμα κυκλώματα και άτομα. Ως βασική μονάδα πληροφοριών στον κβαντικό υπολογισμό, τα qubits προσφέρουν ένα μοναδικό πλεονέκτημα έναντι του δυαδικού κώδικα αποθηκεύοντας ουσιαστικά πολλαπλούς συνδυασμούς μηδενικών και μονάδων. Τα Qubit μπορούν να συγκρατούν αυτές τις πληροφορίες σε υπερθέσεις, που σημαίνει ότι ένα μόνο qubit αντιπροσωπεύει όλους τους πιθανούς συνδυασμούς του και μπορεί να αναπτυχθεί εκθετικά όταν μπλέκεται σε δομές συλλογικών υπερθέσεων. Αυτές οι δομές δρουν σαν κύματα, ενισχύοντας και αναιρώντας η μία την άλλη σε μια διαδικασία γνωστή ως παρεμβολή. Στον κβαντικό υπολογισμό, ένας χρήστης αναπτύσσει έναν αλγόριθμο για να παρέμβει σε ένα κύκλωμα υπερτοποθετημένων, μπερδεμένων qubits.

Ο Quantum Echo της Google είναι ένας τύπος αλγορίθμου γνωστός ως συσχετιστής εκτός χρόνου παραγγελίας (OTOC), ο οποίος καθορίζει την κατάσταση ενός qubit μετά από μια σειρά κβαντικών λειτουργιών. Μετρά τις αλλαγές στις κβαντικές τιμές προσδοκίας όπως η μαγνήτιση, το ρεύμα, η πυκνότητα και η ταχύτητα, για να μετρήσει τα επίπεδα χάους των κβαντικών συστημάτων. Σύμφωνα με την Google, η Quantum Echo στέλνει ένα σχολαστικά σχεδιασμένο σήμα στο σύστημα του τσιπ Willow, όπου διακόπτει ένα qubit πριν αντιστρέψει την εξέλιξη του σήματος, δημιουργώντας ένα σήμα επιστροφής ή ηχώ. Αυτή η τεχνική είναι αποτελεσματική επειδή αναπτύσσεται με εποικοδομητικές παρεμβολές, με αποτέλεσμα υψηλότερα επίπεδα ευαισθησίας. Μέσω αυτών των διαδικασιών, η Google κατάφερε να μειώσει εκθετικά το ποσοστό σφάλματος του συστήματός της, επιτυγχάνοντας αποτελέσματα «κάτω από το όριο», που σημαίνει ότι ο αλγόριθμός της μειώνει τα σφάλματα κατά την κλιμάκωση των qubits.

Ο αλγόριθμος Quantum Echoes της Google έχει σημαντικές συνέπειες για την επιδίωξη της εταιρείας για λειτουργίες κβαντικών υπολογιστών στον πραγματικό κόσμο. Η εφαρμογή της τεχνολογίας από τον τεχνολογικό γίγαντα σε ένα φυσικό πείραμα σήμαινε ότι τα τελικά του αποτελέσματα έπρεπε να πληρούν αυστηρά, επαληθεύσιμα πρότυπα ακρίβειας πολυπλοκότητας. Αυτά τα άλματα παρουσιάζονται καλύτερα στο κοινό πείραμα της εταιρείας με το UC Berkley, στο οποίο ο αλγόριθμος Quantum Echoes παρείχε νέες ιδέες για τις δομές και τις συμπεριφορές δύο μορίων. Τα αποτελέσματα ταιριάζουν με αυτά που βρέθηκαν από τις παραδοσιακές τεχνικές Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού, οι οποίες χαρτογραφούν τις μοριακές δομές μέσω των μαγνητικών σπιν στο κέντρο των ατόμων. Το πείραμα έδειξε πώς ο αλγόριθμος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την καλύτερη κατανόηση της πολύπλοκης δυναμικής αυτών των μαγνητικών περιστροφών. Σύμφωνα με μια ανάρτηση εταιρικού ιστολογίουη δοκιμή ήταν ένα σημαντικό βήμα προς ένα κβαντικό πεδίο «ικανό να μετρήσει προηγουμένως μη παρατηρήσιμα φυσικά φαινόμενα», ανάλογο με το τηλεσκόπιο ή το μικροσκόπιο. Τέτοιες εξελίξεις θα μπορούσαν να είναι κρίσιμες για την ανάπτυξη νέων φαρμάκων, τη διεύρυνση της κατανόησής μας για τη νόσο του Αλτσχάιμερ ή τη δημιουργία νέων βιομηχανικών υλικών.

Αν και εξακολουθεί να είναι σε μεγάλο βαθμό πειραματικός, ο αλγόριθμος δείχνει προς έναν κόσμο στον οποίο η κβαντική τεχνολογία μπορεί να πλησιάζει κάποια μορφή βιωσιμότητας. Ωστόσο, οι ειδικοί προειδοποιούν ότι η Google έχει ακόμη πολύ δρόμο να διανύσει προτού αυτοί οι αλγόριθμοι βρουν τις εφαρμογές τους στον πραγματικό κόσμο. Ως έχει, ο όμιλος ετερογενών δραστηριοτήτων αγωνίζεται ενάντια σε εταιρείες όπως η IBM, η Microsoft και μια σειρά Κινέζων ανταγωνιστών για να φέρουν τέτοιες τεχνολογίες στην αγορά. Τουλάχιστον, το Quantum Echoes είναι ένα θετικό σημάδι ότι οι προηγούμενες εξελίξεις στο κβαντικό υλικό, όπως το Willow, μπορεί τελικά να προσεγγίσουν πρακτικές χρήσεις, δυνητικά ξεκλειδώνοντας σημαντικά οφέλη για την ιατρική και τις επιστήμες των υλικών. Ήδη, οι επιστήμονες έχουν αρχίσει να διερευνούν πώς ο κβαντικός υπολογισμός μπορεί να βοηθήσει στην ανακάλυψη νέων φαρμάκων, στη χαρτογράφηση των κινδύνων ασθενειών, στη βελτίωση των συστημάτων τεχνητής νοημοσύνης και ακόμη και στις πληροφορίες τηλεμεταφοράς.