Με λίγα λόγια
- Η Google Quantum AI πέτυχε στο εργαστήριο 40 φορές λιγότερα σφάλματα κατά την παραγωγή ειδικών κβαντικών καταστάσεων, χρησιμοποιώντας τον επεξεργαστή Willow και μια νέα μέθοδο διόρθωσης.
- Οι συγκεκριμένες κβαντικές καταστάσεις είναι απαραίτητες για την εκτέλεση δύσκολων και χρήσιμων υπολογισμών, αλλά η παραγωγή τους μπορεί να καταναλώνει το μεγαλύτερο μέρος των πόρων ενός κβαντικού υπολογιστή.
- Η εξέλιξη αποτελεί σημαντικό βήμα προς πρακτικούς κβαντικούς υπολογιστές, αλλά δεν σημαίνει ότι το Willow μπορεί σήμερα να σπάσει κρυπτογραφικά συστήματα, το Bitcoin ή τους κωδικούς του διαδικτύου.
Η Google ανακοίνωσε μια σημαντική πρόοδο στην προσπάθεια κατασκευής πραγματικά χρήσιμων κβαντικών υπολογιστών. Ερευνητές της Google Quantum AI χρησιμοποίησαν τον επεξεργαστή Willow για να μειώσουν κατά περίπου 40 φορές τα σφάλματα σε μια από τις πιο δύσκολες διαδικασίες της κβαντικής υπολογιστικής.
Η τεχνική ονομάζεται «καλλιέργεια μαγικών καταστάσεων», όμως πίσω από τον εντυπωσιακό όρο κρύβεται ένα πολύ συγκεκριμένο τεχνικό πρόβλημα. Οι κβαντικοί υπολογιστές χρειάζονται ειδικά, εξαιρετικά ακριβή «πακέτα» κβαντικής πληροφορίας για να πραγματοποιούν ορισμένες πολύπλοκες πράξεις. Η δημιουργία αυτών των πακέτων είναι δύσκολη, ακριβή και γεμάτη σφάλματα.
Στο νέο πείραμα, η Google πέτυχε ακρίβεια 99,99%, περιορίζοντας το ποσοστό σφάλματος περίπου στο 0,01%. Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στις 15 Οκτωβρίου 2026 στο επιστημονικό περιοδικό Science.
Γιατί οι κβαντικοί υπολογιστές κάνουν τόσα λάθη
Οι σημερινοί υπολογιστές αποθηκεύουν πληροφορίες σε δυαδικά ψηφία, τα γνωστά bits, καθένα από τα οποία έχει την τιμή 0 ή 1. Οι κβαντικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν κβαντικά bits, τα οποία μπορούν να αναπαριστούν έναν συνδυασμό αυτών των δύο καταστάσεων.
Αυτή η ιδιότητα επιτρέπει σε έναν κβαντικό υπολογιστή να διαχειρίζεται ορισμένα εξαιρετικά σύνθετα προβλήματα με τρόπους που δεν είναι διαθέσιμοι στους συμβατικούς υπολογιστές. Τα κβαντικά bits, όμως, είναι πολύ ευαίσθητα. Θερμότητα, ηλεκτρικός θόρυβος ή ακόμη και πολύ μικρές παρεμβολές μπορούν να αλλοιώσουν την κατάστασή τους και να καταστρέψουν τον υπολογισμό.
Για να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα, οι επιστήμονες συνδυάζουν πολλά φυσικά κβαντικά bits για να δημιουργήσουν ένα πιο αξιόπιστο «λογικό» κβαντικό bit. Το σύστημα παρακολουθεί τα επιμέρους τμήματα, ανιχνεύει τα λάθη και επιχειρεί να τα διορθώσει πριν επηρεάσουν το τελικό αποτέλεσμα.
Το Willow είχε ήδη παρουσιάσει μια κρίσιμη δυνατότητα: όσο μεγάλωνε το σύστημα διόρθωσης, τα σφάλματα μειώνονταν αντί να αυξάνονται. Αυτή η συμπεριφορά θεωρείται αναγκαία για την ανάπτυξη κβαντικών υπολογιστών μεγάλης κλίμακας.
Η νέα έρευνα αντιμετωπίζει ένα διαφορετικό αλλά εξίσου σοβαρό εμπόδιο. Η βασική διόρθωση σφαλμάτων δεν επαρκεί για όλες τις πράξεις που χρειάζεται ένα χρήσιμο κβαντικό πρόγραμμα. Για τις δυσκολότερες πράξεις απαιτούνται οι λεγόμενες μαγικές καταστάσεις.
Τι είναι οι «μαγικές καταστάσεις» με απλά λόγια
Μια μαγική κατάσταση μπορεί να παρομοιαστεί με ένα αναλώσιμο εξάρτημα υψηλής ακρίβειας. Ο κβαντικός υπολογιστής την προετοιμάζει, τη χρησιμοποιεί για να πραγματοποιήσει μία δύσκολη πράξη και στη συνέχεια αυτή καταναλώνεται.
Χωρίς αυτές τις καταστάσεις, ένας κβαντικός υπολογιστής περιορίζεται σε υπολογισμούς που δεν αξιοποιούν πλήρως τις δυνατότητές του. Με αυτές μπορεί να εκτελέσει πολύπλοκους αλγορίθμους που συνδέονται με τη χημεία, την ανάπτυξη υλικών, την έρευνα φαρμάκων και, μακροπρόθεσμα, την κρυπτογραφία.
Το μεγάλο πρόβλημα είναι ότι η παραγωγή τους απαιτεί τεράστιους πόρους. Ορισμένες εκτιμήσεις αναφέρουν ότι η δημιουργία αρκετά «καθαρών» μαγικών καταστάσεων μπορεί να καταναλώνει έως και το 95% της συνολικής δυναμικότητας ενός κβαντικού υπολογιστή.
Η παραδοσιακή μέθοδος ξεκινά με πολλές ατελείς καταστάσεις και τις συνδυάζει επανειλημμένα μέχρι να παραχθεί μία αρκετά αξιόπιστη. Η νέα προσέγγιση της Google λειτουργεί διαφορετικά: δημιουργεί μια αρχική κατάσταση σε μικρή περιοχή του επεξεργαστή, την ελέγχει και απορρίπτει τις αποτυχημένες προσπάθειες. Όσες περάσουν τον έλεγχο επεκτείνονται σταδιακά μέσα σε μεγαλύτερο σύστημα διόρθωσης σφαλμάτων.
Ακρίβεια 99,99%, αλλά με ένα σημαντικό κόστος
Στο πείραμα, ο Willow παρήγαγε ειδικές κβαντικές καταστάσεις με ακρίβεια 99,99%. Η μέθοδος περιόρισε τα λάθη κατά περίπου 40 φορές σε σύγκριση με την παραγωγή της ίδιας κατάστασης χωρίς την πρόσθετη διαδικασία «καλλιέργειας».
Ωστόσο, μόνο περίπου το 8% των προσπαθειών πέρασε επιτυχώς όλους τους ελέγχους. Με άλλα λόγια, το σύστημα απέρριψε περισσότερες από εννέα στις δέκα προσπάθειες για να κρατήσει μόνο τα αποτελέσματα πολύ υψηλής ποιότητας.
Το χαμηλό ποσοστό επιτυχίας δεν σημαίνει ότι η τεχνική απέτυχε. Αντιθέτως, αποτελεί βασικό μέρος της λειτουργίας της. Οι ερευνητές θυσιάζουν την ποσότητα για να πετύχουν πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια.
Η δοκιμή χρησιμοποίησε έως 54 από τα 105 κβαντικά bits του Willow. Επόμενος στόχος είναι η εφαρμογή της μεθόδου σε μεγαλύτερη κλίμακα και με χαμηλότερο επίπεδο θορύβου στο ίδιο το hardware.
Μπορεί πλέον το Willow να σπάσει την κρυπτογράφηση;
Η σύντομη απάντηση είναι όχι.
Η πρόοδος στη διόρθωση σφαλμάτων φέρνει την τεχνολογία ένα βήμα πιο κοντά σε κβαντικούς υπολογιστές που θα μπορούν να εκτελούν πολύ μεγάλα και αξιόπιστα προγράμματα. Δεν αποδεικνύει, όμως, ότι το σημερινό Willow μπορεί να σπάσει τα συστήματα κρυπτογράφησης που προστατεύουν τράπεζες, επικοινωνίες, κρατικές υπηρεσίες ή ψηφιακά πορτοφόλια.
Για μια επίθεση σε ισχυρή κρυπτογράφηση θα απαιτούνταν πολύ περισσότερα κβαντικά bits, μεγαλύτερη διάρκεια αξιόπιστης εκτέλεσης και μαγικές καταστάσεις με ποσοστό σφάλματος πολύ χαμηλότερο από εκείνο που επιτεύχθηκε στο συγκεκριμένο πείραμα. Οι εκτιμήσεις που συνοδεύουν την έρευνα αναφέρουν ότι θα απαιτούνταν ακρίβεια περίπου ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερη για ορισμένα μεγάλης κλίμακας κρυπτογραφικά σενάρια.
Επίσης, η κρυπτογράφηση RSA και η προστασία του Bitcoin δεν είναι το ίδιο σύστημα. Η θεωρητική ικανότητα επίθεσης στη μία τεχνολογία δεν μεταφέρεται αυτομάτως στην άλλη με τις ίδιες προϋποθέσεις.
Κατά συνέπεια, τίτλοι που παρουσιάζουν το Willow ως άμεση απειλή για το Bitcoin ή το σημερινό διαδίκτυο υπερβάλλουν σημαντικά. Η ανακάλυψη έχει μεγάλη επιστημονική αξία, αλλά η εποχή κατά την οποία ένας κβαντικός υπολογιστής θα μπορεί να παρακάμψει ευρέως χρησιμοποιούμενη κρυπτογράφηση δεν έχει φτάσει ακόμη.
Γιατί η ανακάλυψη παραμένει σημαντική
Το μεγάλο επίτευγμα της Google δεν είναι ότι κατασκεύασε έναν ολοκληρωμένο κβαντικό υπερυπολογιστή. Είναι ότι παρουσίασε για πρώτη φορά σε πραγματικό hardware μια τεχνική που μέχρι τώρα είχε εξεταστεί κυρίως θεωρητικά και σε προσομοιώσεις.
Αν η μέθοδος λειτουργήσει σε μεγαλύτερη κλίμακα, θα μπορούσε να μειώσει αισθητά τον αριθμό των εξαρτημάτων που απαιτούνται για χρήσιμους κβαντικούς υπολογισμούς. Αυτό θα έφερνε πιο κοντά εφαρμογές όπως:
- η προσομοίωση νέων φαρμακευτικών ουσιών,
- η ανακάλυψη προηγμένων υλικών,
- η καλύτερη κατανόηση πολύπλοκων χημικών αντιδράσεων,
- και η επίλυση ειδικών προβλημάτων που παραμένουν απρόσιτα για τους σημερινούς υπερυπολογιστές.
Το Willow δεν είναι ακόμη ένας πρακτικός κβαντικός υπολογιστής γενικής χρήσης. Η νέα δοκιμή δείχνει, όμως, ότι ένα από τα ακριβότερα και δυσκολότερα συστατικά της κβαντικής υπολογιστικής μπορεί να παραχθεί με πολύ μικρότερο ποσοστό σφάλματος.
Με απλά λόγια, η Google δεν έλυσε όλα τα προβλήματα της κβαντικής υπολογιστικής. Κατάφερε όμως να κάνει ένα κρίσιμο εξάρτημά της 40 φορές πιο αξιόπιστο, και αυτό μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τον σχεδιασμό των μελλοντικών κβαντικών μηχανών.
