de.wedoany.com-Bericht: Das britische National Quantum Computing Centre (NQCC) arbeitet mit Google Quantum Künstliche Intelligenz (Google Quantum AI) zusammen, um dem King's College London exklusiven frühen Zugang zu Googles nächster Generation von Willow-Quantenprozessoren zu gewähren. Dies ist das erste Mal, dass Google offiziell mit einer britischen Regierungsbehörde zusammenarbeitet, um seine hochwertige Quantenhardware zu teilen. Das Projekt wurde in Form einer wettbewerbsorientierten Ausschreibung gestartet, um die Erreichung praktischer Quantenvorteile zu beschleunigen. Das Gewinner-Forschungsteam, das sich im Wettbewerb gegen zahlreiche britische akademische Konsortien durchgesetzt hat, wird diesen fehlerkorrigierenden Prozessor nutzen, um komplexe quantenmechanische Vielteilchen-Wechselwirkungen zu simulieren und so grundlegende Software-Blaupausen für die Beschreibung der Dynamik in Biologie, Chemie und Materialwissenschaften zu liefern.
Das gemeinsame Forschungsprojekt wird auf der Willow-Architektur von Google Quantum AI laufen, einem speziellen supraleitenden Quantenprozessor, der 105 physische Transmon-Qubits in einem quadratischen Gitter anordnet. Die Willow-Plattform, der Nachfolger von Googles Sycamore-Chip, hat die durchschnittliche T1-Kohärenzlebensdauer um das Fünffache erhöht, wobei die Parameter auf 100 Mikrosekunden verlängert wurden. Willow ist die erste physische Hardware der Branche, die durch eine Distanz-7-Oberflächencode-Struktur Quantenfehlerkorrektur (QEC) unterhalb des Schwellenwerts demonstriert und einen exponentiellen Fehlerunterdrückungsfaktor (Λ) von 2,14 ± 0,02 erreicht. Diese strukturelle Fähigkeit ermöglicht es dem Prozessor, Betriebsrauschen zu unterdrücken, wenn mehr physische Qubits hinzugefügt werden, mit einer Echtzeit-Fehlerdekodierungslatenz von nur 63 Mikrosekunden.
Das Forschungsvorhaben des King's College, geleitet von Dr. Eleanor Crane, Dozentin für Quantencomputing, und mitbetreut von Dr. Alexander Schuckert (ENS Paris), beide aktive Finalisten der internationalen Google XPRIZE Quantum Applications Challenge, wird dieses fehlerunterdrückende Substrat nutzen, um komplexe Vielteilchenkonfigurationen abzubilden. In Zusammenarbeit mit Dr. Chris Timmermann vom Zentrum für Bewusstseinsforschung am University College London (UCL) wird das Team eine mathematische Analogie für biologische Neuronen im menschlichen Gehirn programmieren. Durch die Nutzung des 105-Qubit-Arrays zur Simulation der für neuronale Netze typischen nichtlinearen, interaktiven Rückkopplungsschleifen untersucht das Projekt, wie fortschrittliche Quantensimulationsverfahren hochgradig verschränkte, nicht-gleichgewichtige Quantendynamiken verfolgen können, die auf klassischen Supercomputern völlig unbeherrschbar sind.
Dieser Einsatz stellt einen wichtigen Meilenstein für das britische National Quantum Technologies Programme (NQTP) dar, ein umfassendes Programm, das durch eine staatliche Infrastrukturinitiative mit einer Kapitalzusage von 2,5 Milliarden Pfund unterstützt wird. Das NQCC, das seinen Hauptsitz auf einem eigens errichteten Campus in Harwell, Oxfordshire, hat und gemeinsam von den Research Councils von UK Research and Innovation (UKRI) – dem Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) und dem Science and Technology Facilities Council (STFC) – betrieben wird, wird eigene technische Experten an der Seite des Google-Ingenieurteams einsetzen, um den experimentellen Kompilierungszyklus zu optimieren.
Durch die Nutzung der schnellen Matrix-Sampling-Geschwindigkeit des Willow-Prozessors, der bestimmte zufällige Schaltkreis-Benchmarks tausendmal schneller löst als führende klassische Supercomputer-Cluster, zielt das Konsortium des King's College darauf ab, die Lücke zwischen Computational Neuroscience und physikalischer Chemie zu schließen. Das kollaborative Software-Framework deckt die grundlegenden quantenmechanischen Wechselwirkungen auf, die die Photosynthese von Pflanzen, den molekularen Transport und die gezielte Wirkstoff-Rezeptor-Bindung bestimmen, und erstellt eine wissenschaftliche Blaupause für den öffentlichen Bereich. Diese Kooperationsbasis soll externe Forschungseinrichtungen in die Lage versetzen, effiziente Photovoltaikzellen zu entwerfen, Übertragungsverluste in nationalen Stromnetzen zu reduzieren und molekulare Therapien für bisher unbehandelbare biologische Pfade zu isolieren.
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