Mit Willow hat das Team um Hartmut Neven, Gründer und Leiter von Google Quantum AI, zwei wesentliche Errungenschaften erzielt. Zum einen ermöglicht der Prozessor die effektive Korrektur von Rechenfehlern, die während der Berechnungen auftreten können. Zum anderen hat Willow eine Aufgabe in nur fünf Minuten gelöst, für die der leistungsstärkste Supercomputer der Welt, "Frontier", 10 Quadrillionen Jahre benötigen würde.
Die erste bedeutende Leistung von Willow ist die effektive Quantenfehlerkorrektur. Aufgrund der instabilen Natur von Qubits sind Quantencomputer anfällig für Fehler, die die Rechenergebnisse unbrauchbar machen können. Die Forscher haben einen sogenannten Surface Code implementiert, bei dem die Quanteninformationen über mehrere physische Qubits verteilt werden. Diese bilden gemeinsam ein logisches Qubit, das auch dann stabil bleibt, wenn einzelne physische Qubits Fehler aufweisen.
Willow kombiniert 17, 49 oder 97 physische Qubits zu einem logischen Qubit, um Fehler zu korrigieren. Die Qubits von Willow können Superpositionen fünfmal länger aufrechterhalten als die des Vorgängers Sycamore, was eine stabile Fehlerkorrektur ermöglichen soll. Dadurch wird die Fehlerquote des logischen Qubits exponentiell reduziert.
Ein weiterer Durchbruch ist die Überlegenheit von Willow gegenüber klassischen Computern. Laut den Ingenieuren hat Willow eine Aufgabe in nur rund fünf Minuten lösen können, für die der leistungsstärkste Supercomputer der Welt, "Frontier", theoretisch 10 Quadrillionen Jahre benötigen würde. Dies zeigt das enorme Potenzial von Quantencomputern.
Google Quantum AI hat eine Roadmap für die Weiterentwicklung von Quantencomputern erstellt. Mit Willow hat das Team einen wichtigen Schritt in Richtung eines langlebigen, logischen Qubits gemacht. Langfristig erwartet das Unternehmen, dass Quantencomputer bedeutende Vorteile in Bereichen wie der Medikamentenentwicklung, dem Design neuer Batterien, der Fusionsforschung und der Erkundung alternativer Energiequellen bieten werden.
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