Googles hochmoderner Quantenchip Willow

• Googles neu entwickelter Quantenchip Willow bringt den Bau großskaliger Quantencomputer durch geringere Fehlerraten und höhere Leistung einen Schritt näher.
• Willow erledigte eine Berechnung, für die ein herkömmlicher Supercomputer 10 Zettajahre (10^25 Jahre) benötigen würde, in nur 5 Minuten und demonstrierte damit das Potenzial des Quantencomputings.

Zentrale Erfolge und Funktionen

• Durchbruch bei der Quanten-Fehlerkorrektur:
  • Erfolgreiche exponentielle Verringerung der Fehlerrate bei gleichzeitiger Nutzung von mehr Qubits
  • Erreichen des in der Quanten-Fehlerkorrektur wichtigen Meilensteins „below threshold“
  • Umsetzung von Fehlerkorrektur in Echtzeit für mehr Stabilität und Zuverlässigkeit
• Überragende Rechenleistung:
  • Im RCS-Benchmark (Random Circuit Sampling) Aufgaben mit einer um Milliardenfaches höheren Geschwindigkeit als herkömmliche Supercomputer ausgeführt
  • Mit 105 Qubits einen neuen Leistungsrekord für Quantenchips aufgestellt
• Neuer Fertigungsprozess:
  • Entworfen und gefertigt in einer hochmodernen Produktionsanlage
  • Sowohl die Qualität einzelner Komponenten als auch der Systemintegration maximiert

Technische Fortschritte von Willow

1. Quanten-Fehlerkorrektur

• Durch schrittweise Tests mit Qubit-Arrays (3x3, 5x5, 7x7) konnte die Fehlerrate jeweils halbiert werden
• Nachgewiesen, dass „Quantensysteme mit steigender Zahl an Qubits leistungsfähiger werden“

2. RCS-Benchmark

• Random Circuit Sampling:
  • Prüft, ob ein Quantencomputer Aufgaben lösen kann, die klassische Computer nicht bewältigen können
  • Willow erzielte im RCS die beste Leistung aller Zeiten und belegte damit die „Quantenüberlegenheit“

3. Qualität von Design und Fertigung

• T1-Zeit (die Zeit, in der ein Qubit einen angeregten Zustand beibehält) auf etwa 100 Mikrosekunden gesteigert, eine Verbesserung um das Fünffache
• Durch die Kombination hochwertiger Qubits und Gates die Gesamtleistung des Systems maximiert

Potenzial und Zukunft von Willow

Potenzielle kommerzielle Anwendungen

• Willow eröffnet die Möglichkeit, „praktische und kommerziell nutzbare“ Quantenalgorithmen zu entwickeln
• Das nächste Ziel ist der Nachweis der ersten nützlichen Berechnung, bei der ein Quantencomputer ein reales Problem löst

Synergie zwischen Quantencomputing und KI

• Erwartete Schlüsselrolle bei der Erzeugung von Trainingsdaten für KI, der Entdeckung neuer Medikamente und dem Design energieeffizienter Batterien
• Es wird erwartet, dass Skalierbarkeit und Leistung des Quantencomputings die Weiterentwicklung von KI beschleunigen

Willow dürfte sich als Plattform etablieren, die das kommerzielle Nutzungspotenzial des Quantencomputings belegt und Innovationen in Bereichen wie Wissenschaft, Energie und KI vorantreibt.

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Hacker-News-Kommentare

• Das ist eine wichtige Ankündigung für Quantum Computing. Nicht quantenresistente Algorithmen mit 256-Bit-Schlüsseln benötigen etwa 2500 Qubits. Stabil mehr als 100 Qubits zu demonstrieren, galt für viele als unmöglich. Quantum Computing könnte vieles verändern, weshalb Menschen dazu neigen, es zu ignorieren. KI und Datensicherheit könnten sich stark verändern.

• Die API wurde geöffnet, aber die Antwort kam 300 ms zurück, bevor die Anfrage gesendet wurde. Ich überlege, ob ich dafür try{}- und predestined{}-Blöcke verwenden muss oder lieber die Bootstrap-Paradox-Bibliothek.

• Es gibt die Vorstellung, dass Quantenberechnungen in mehreren parallelen Universen stattfinden. Zwischen Belegen und Schlussfolgerungen besteht eine große Lücke. Ich frage mich, ob Experten für Quantum Computing tatsächlich glauben, dass sie sich Rechenkapazität aus anderen Universen leihen.

• Ich frage mich, ob andere auf Scott Aaronsons Blog warten müssen, um die Bedeutung dieser Ankündigung einzuschätzen.

• Die Standard-Benchmark-Berechnung, die Willow in weniger als 5 Minuten durchgeführt hat, würde auf den schnellsten Supercomputern von heute 10 Sextillionen Jahre dauern.

• Es gibt die Vorstellung, dass Quantenberechnungen in mehreren parallelen Universen stattfinden. Ich frage mich, ob dabei Entropie in andere Universen injiziert wird und ob man aus der Rechenzeit berechnen kann, wie viele Universen es gibt. Wir müssen den Quantenchip in unserem Universum kühlen, also frage ich mich, wie die anderen Universen gekühlt werden.

• Es ist ein guter Zeitpunkt, die mathematischen Grundlagen von Quantum Computing gründlich zu lernen. Bei der Quantum Formalism Academy ist selbstständiges Lernen möglich.

• Die Behauptung, dass bei Willow mit mehr Qubits die Fehler abnehmen und das System quantenhafter wird, ist äußerst erstaunlich. Das widerspricht den historischen Erfahrungen mit Quantum Error Correction.

• Ich habe Julian an der UCSB getroffen. Er war sehr klug, freundlich und aufgeschlossen. Ich freue mich, seine Forschungsankündigung zu sehen.

• Laut dem Google Research Blog ist dies der erste Quantenprozessor, bei dem fehlerkorrigierte Qubits exponentiell besser werden, je größer sie werden. Das kehrt das Skalierungsproblem des Quantenrechnens grundlegend um.