Výzkumný tým Googlu dnes oznámil zásadní pokrok ve vývoji kvantových počítačů: nový algoritmus, nazvaný Quantum Echoes, byl na kvantovém čipu Willow spuštěn s výsledkem, který je 13 000krát rychlejší než výkon nejmodernějšího klasického superpočítače v konkrétní simulaci.  Podstatné je, že výpočet byl ověřitelný — tedy jiný kvantový stroj nebo odpovídající test mohou zopakovat výsledek a potvrdit správnost.  Tím se už mluví nejen o doméně „kvantové převahy“ (quantum supremacy), ale o realitě blížící se praktickému využití.

Co znamená „13 000× rychleji“ a proč to není jen PR fráze

Tato cifra vychází z testu, v němž čip Willow provedl simulaci kvantového systému, konkrétně operaci známou jako „out-of-time-order correlator“ (OTOC), kterou lze použít k analýze dynamiky kvantových systémů pomocí technologie spojené s jadernou magnetickou rezonancí (NMR).  Podle googlu by stejný výpočet na nejvýkonnějším klasickém superpočítači trval v řádu let — doslova několik let. Willow ho zvládl během hodin.  Takový náskok umožňuje předpokládat, že kvantové počítače skutečně opouštějí laboratorní těžiště a blíží se směrem k aplikacím, které mají smysl v reálném světě.

Jak algoritmus funguje — co je princip „Echoes“

Quantum Echoes pracuje tak, že provede sérii kvantových operací na sadě qubitů, pak mírně „poruší“ (perturbuje) jeden qubit a následně vykoná operace v opačném pořadí. Tím vznikne kvantová „ozvěna“ (echo), která odhalí citlivé změny v celém kvantovém systému — užitečné pro simulaci interakcí atomů či magnetických spinů.  Díky tomu lze modelovat chování molekul a materiálů v komplexních podmínkách, které klasické počítače nezvládnou efektivně.

Proč je ověřitelnost klíčová

U mnoha dřívějších tvrzení o kvantové převaze bylo těžké ověřit, zda výpočet skutečně proběhl tak, jak bylo deklarováno — často šlo o generování vzorků nebo distribucí, u nichž je měření obtížnější. Quantum Echoes je však navržen tak, že jiný srovnatelný kvantový stroj nebo experiment může výsledek nezávisle replikovat — což znamená, že jde o ověřitelnou kvantovou výhodu. o je zásadní, protože bez možnosti ověření by šlo spíše o technologické demo než základ pro průmyslové využití.

Co to znamená pro budoucnost výpočtů

Praktické důsledky jsou potenciálně rozsáhlé.

• V oblasti materiálových věd: možnost simulovat nové sloučeniny či bateriové materiály mnohem rychleji než dnes.

• V oblasti farmacie: rychlejší návrh a testování molekul, léků či vakcín díky schopnosti modelovat systém víc než dnes.

• Ve výpočetní chemii a fyzice: problémy, které by klasické superpočítače za roky či dekády řešily, mohou být řešeny v hodinách či dnech.

Google sám uvádí, že vstup do fáze «užitečných kvantových počítačů» by mohl přijít v horizontu pěti let — pokud se potěší škálování hardwaru i pokrok softwaru. 

Co ale ještě nejde — limity a rizika

I přes nálož entuziasmu je třeba vidět jasné „ale“.

• Rozsah testu byl zatím omezený — simulovaly se určité typy kvantových systémů (např. molekuly s 15 nebo 28 atomy). 

• Stávající kvantové počítače postrádají miliony či desítky milionů spolehlivých qubitů s nízkou chybovostí, které by byly potřebné pro široké nasazení. 

• Před nástupem komerčních aplikací musí přijít pokrok v ochraně proti chybám, výrobě kvantového hardwaru, dostupnosti softwaru — což jsou technické i ekonomické výzvy.

Otázky pro průmysl a společnost

Tento průlom otevírá i zásadní otázky nad rámec techniky.

• Jak budou firmy a výzkumné ústavy připraveny využít tuto sílu — mají potřebné know-how?

• Jaký bude dopad na kryptografii, bezpečnost dat a infrastrukturu, pokud se kvantové počítače stanou dostupnějšími?

• Jaký je etický a regulační rámec pro technologie, které dokážou úplně přepsat rychlost výpočtů — například v genetice, simulacích, alokaci zdrojů?

Algoritmus Quantum Echoes běžící na čipu Willow přináší skutečný milník: 13 000× vyšší rychlost než klasická superpočítačová technologie v konkrétním úkolu, s ověřitelností výsledků. Tento krok potvrdil, že kvantové výpočty nejsou jen laboratoří budoucnosti, ale směřují ke skutečným aplikacím – byť cesta k plné komerční využitelnosti je stále dlouhá. Pokud bude hardware i software nadále rychleji postupovat, může se změnit způsob, jakým řešíme nejsložitější problémy lidstva — od nových materiálů přes léky až po modelování složitých systémů. A co je důležité: už nesedíme „na prahu“, už jsme v něm.