Először is mi az a kvantumszámítógép? A hagyományos számítógépek bináris (0 vagy 1) bitekkel dolgoznak, a kvantumszámítógépek viszont az úgynevezett qubiteket használják. Amíg a hagyományos bitek értéke mindig 0 vagy 1, addig a qubit a kvantummechanika sajátos törvényei miatt képes egyszerre 0 és 1 is lenni, vagy ezek tetszőleges kombinációját kifejező állapotban (szuperpozíció) maradni. Ez a tulajdonság teszi lehetővé, hogy a kvantumszámítógépek párhuzamosan több számítási lehetőséget végezzenek el, ami jelentősen növeli számítási teljesítményüket.

A Willow egy 105 qubitből álló kvantumcsip, mely két forradalmi érdemet ért el. Először is megoldást nyújt a kvantum-számítástechnikában harminc éve fennálló egyik legnagyobb kihívásra, a kvantumhibák korrekciójára. Másodszor, a Willow olyan számítást hajtott végre kevesebb mint 5 perc alatt, amelyhez a világ egyik leggyorsabb szuperszámítógépének 10 kvadrillió évre volna szüksége. Tudom, ez így egy kicsit megfoghatatlan, mondjuk úgy, hogy ez többszörösen meghaladja nemcsak a Földünk, hanem az univerzum életkorát is. A kvantumszámítás egyik legnagyobb gondja a hibák gyors felhalmozódása, mely általában a qubitek számának növelésével együtt exponenciálisan nő. A Willow azonban megfordítja ezt a trendet. Ahelyett, hogy a több qubit több hibát okozna, az eredmények azt mutatják, hogy a hibák száma csökken, ahogy nő a qubithálózat.

A Google több éve mutatta be az RCS (Random Circuit Sampling) mérőszámot, melyet mára az ipar szabványnak tekint. Leegyszerűsítve ez egyfajta alapteszt, mely igazolja, hogy a kvantumgép valóban képes túlszárnyalni a klasszikus számítási kapacitást. A 2019-ben megjelent Sycamore csiphez hasonlóan a Willow is átesett ezen a teszten, és még lenyűgözőbb eredményeket produkált, percek alatt végzett el egy olyan számítást, amelyhez a világ leggyorsabb szuperszámítógépének felfoghatatlanul hosszú időre lett volna szüksége. A Willow által elért eredmények arra is utalnak, hogy a kvantumszámítógépek teljesítménye anélkül növelhető, hogy a hibák kezelhetetlenné válnának. Ez új távlatokat nyit a kvantumalapú mesterséges intelligencia, a kriptográfia és az anyagtudomány területén is. Hartmut Neven, a Google kvantumrészlegének vezetője szerint elengedhetetlen, hogy a jövő mesterséges intelligenciája az ilyen kvantumrendszerekre támaszkodjon.

A Willow új ajtókat tár ki a gyakorlati alkalmazások előtt. A következő cél az, hogy egy olyan hasznos, a klasszikus számítógépek által nem reprodukálható számítást hajtsanak végre, amely a való életben is jelentőséggel bír. Eddig az RCS-ben mutatták be a kvantumteljesítményt, de inkább gyakorlati célt keresnének. Ehhez a kvantumteljesítményt igazoló teszteket kombinálni fogják a klasszikus szimulációkkal, melyek már ma is hasznosak lehetnek az anyagkutatásban, a kémiai szimulációkban és az új gyógyszerek felfedezésében. A Willow nemcsak a kvantumszámítás jövőjét formálja, hanem a tudományos felfedezések menetét is. Amíg az AI átalakítja a világunkat, a kvantumszámítás még egy szinttel tovább visz. Ez az előfutára egy jövőbeli világnak, ahol a 10 kvadrillió évig tartó számítások percek alatt befejeződnek, és az időről alkotott emberi fogalmaink gyökeresen megváltoznak. A Google célja, hogy a Willow bizonyítsa hasznosságát az iparban, a tudományban és a hétköznapi életben is, ezzel közelebb hozva azokat az alkalmazásokat, amelyeket ma még csak a sci-fikben látunk.