Квантовий чип Willow від Google навчився готувати спеціальні квантові стани з точністю 99,99%, а кількість помилок під час цього процесу зменшилася у 40 разів. Результат важливий не лише через високу точність: дослідники працюють над однією з головних перешкод на шляху до практичних квантових комп’ютерів — величезними ресурсами, необхідними для виконання надійних обчислень.
Втім, до повноцінного квантового комп’ютера, здатного стабільно виконувати складні корисні завдання, ще далеко. Новий експеримент показує, як можна зробити один із ключових етапів таких обчислень ефективнішим.
Що Google вдалося зробити з квантовим чипом Willow
15 жовтня 2026 року видання, яке опублікувало матеріал Neetika Walter у розділі Science, повідомило про результати експерименту Google Quantum AI. Команда продемонструвала метод magic state cultivation — технологію підготовки спеціальних квантових станів із подальшим зменшенням кількості помилок.
Під час експерименту дослідники отримали так звані логічні T-стани з точністю 99,99%. Порівняно зі станами, підготовленими без використання цього методу, кількість помилок знизилася у 40 разів.
Ці результати стосуються конкретного процесу підготовки квантових станів, а не точності всіх обчислень, які здатен виконувати Willow. Це принципова відмінність: навіть значне покращення окремої операції не означає, що весь квантовий комп’ютер уже працює безпомилково.
Чому квантовим комп’ютерам потрібні «магічні стани»
Квантовий комп’ютер не просто виконує звичайні обчислення швидше. Він використовує квантові властивості фізичних систем, щоб розв’язувати певні задачі принципово іншими методами. Але для складних універсальних обчислень недостатньо мати кубіти — потрібен набір квантових операцій, які можна виконувати з високою надійністю.
Саме тут виникають magic states, або «магічні стани». Вони допомагають реалізовувати операції, необхідні для універсальних квантових обчислень, зокрема T-операції. Проблема полягає в тому, що такі стани потрібно готувати з дуже низьким рівнем помилок, а сам процес може потребувати значних обчислювальних ресурсів.
За оцінками, наведеними Google, на створення магічних станів може припадати до 95% ресурсів квантового комп’ютера. Якщо ця оцінка справджується для певної архітектури, на решту обчислень залишається лише невелика частина потужностей.
Є й додаткова складність: використаний магічний стан не можна просто застосувати повторно. Для наступної операції потрібен новий.
Як працює технологія magic state cultivation
Розроблений Google метод можна порівняти з фільтром, який відсіює ненадійні результати ще до того, як їх використають у складніших обчисленнях.
Спочатку дослідники вводять квантовий стан у невелику ділянку процесора. Потім проводять серію узгоджених вимірювань, які допомагають виявити помилки. Якщо спроба не проходить перевірку, її відкидають. Якщо проходить — отриманий стан можна підготувати до подальшого використання.
У цьому й полягає особливість підходу: замість того щоб покладатися на початкову якість квантового стану, система перевіряє його та залишає лише результати, які відповідають заданим критеріям.
Однак висока точність має свою ціну. За даними технічного опису експерименту, для отримання результату зберігали приблизно 8% спроб. Решту відкидали. Тому зменшення помилок у 40 разів не означає автоматичного скорочення загальних витрат квантового комп’ютера в стільки ж разів.
Що ледь не зірвало експеримент
Теоретично метод був відомий ще з 2024 року. Тоді дослідники Google Quantum AI Крейг Гідні, Ноа Шатті та Коді Джонс розвинули попередні ідеї й описали спосіб підготовки якісніших магічних станів.
Але перенести концепцію з теорії на реальне обладнання виявилося непросто.
Під час перших експериментів дослідниця Google Емма Розенфельд зіткнулася з результатами вимірювань, які не відповідали очікуванням команди. Після місяців перевірок і моделювання дослідники пов’язали проблему з нестабільністю електронного обладнання та змінами температури в лабораторії.
Ці чинники впливали на точність вимірювань. Команда вдосконалила керування процесором і розробила новий метод перевірки результатів, який використовує сам процес cultivation для оцінювання якості отриманих станів.
Саме ці інженерні зміни допомогли продемонструвати результат на реальному квантовому процесорі Willow, а не лише в комп’ютерній моделі.
Ще один важливий крок: перенесення квантових станів
Дослідники перевірили не лише якість підготовлених станів, а й можливість переносити їх між двома методами квантової корекції помилок.
В експерименті команда перенесла квантову інформацію з коду кольору з відстанню 3 до поверхневого коду з відстанню 5. Це різні способи організації квантової інформації для виявлення та виправлення помилок.
Якщо пояснити простіше, йдеться про перехід між двома системами захисту квантових даних. Дослідники показали, що підготовлений стан може пережити такий перехід на реальному обладнанні.
Це важливо для майбутніх квантових комп’ютерів, оскільки їм, можливо, доведеться поєднувати різні методи корекції помилок, щоб отримати надійні обчислення без надмірного збільшення апаратних ресурсів. Водночас експеримент підтверджує працездатність конкретного переходу, а не готовність усієї системи до масштабних обчислень.
Що це означає для майбутнього квантових комп’ютерів
Головний результат експерименту — не просто показник 99,99%, а підтвердження того, що метод підготовки якісних магічних станів працює на фізичному квантовому процесорі.
Це наближає дослідників до створення систем, які зможуть виконувати складні обчислення з корекцією помилок. Але поки що невідомо, наскільки ефективно технологія працюватиме на значно більших масштабах і скільки ресурсів вона дозволить заощадити в повноцінному квантовому комп’ютері.
Google прямо визнає, що для практичного застосування необхідно продемонструвати роботу методу в набагато більшому масштабі. Отже, скорочення кількості помилок уже підтверджено експериментом, а відповідне зменшення загальної вартості квантових обчислень ще належить довести.
💡 Цікаво знати
Назва Willow належить квантовому процесору Google, який компанія представила у грудні 2024 року. Новий експеримент не потребував створення окремого чипа: дослідники вдосконалили методи роботи з наявним обладнанням, продемонструвавши, як програмні підходи та інженерні налаштування можуть покращувати якість квантових операцій.
❓ Чи означає точність 99,99%, що квантовий комп’ютер Google майже не помиляється?
Ні. Цей показник стосується точності конкретного типу підготовленого квантового стану — логічного T-стану. Він не характеризує точність усіх операцій процесора Willow і не доводить, що комп’ютер уже здатен виконувати довгі складні програми без помилок.
Чому це важливо
Одна з найбільших проблем квантових обчислень — необхідність витрачати значні ресурси на підготовку надійних квантових станів. Google показала, що спеціальна технологія здатна зменшити кількість помилок у цьому процесі в 40 разів. Якщо метод вдасться масштабувати без непропорційного зростання витрат, це допоможе наблизити створення практичних квантових комп’ютерів.
Поки що Willow продемонстрував важливий експериментальний результат, а не готове універсальне рішення. Справжнє значення відкриття залежатиме від того, чи зможуть дослідники зберегти таку точність у набагато масштабніших обчисленнях.
