پژوهشگران بخش Google Quantum AI اعلام کرده‌اند که پردازنده کوانتومی آن‌ها با نام Willow موفق شده الگوریتمی را اجرا کند که یک مسئله پیچیده فیزیکی را هزاران برابر سریع‌تر از پیشرفته‌ترین ابررایانه‌های جهان حل کرده است. در صورت تأیید، این دستاورد می‌تواند یکی از نخستین نمونه‌های برتری واقعی کوانتومی باشد (زمانی که یک رایانه کوانتومی بتواند مسئله‌ای واقعی را سریع‌تر و دقیق‌تر از رایانه‌های کلاسیک حل کند).
در مقاله‌ای در مجله Nature، تیم تحقیقاتی جزئیات الگوریتم جدید خود با نام Quantum Echoes را توضیح داده است. این الگوریتم برای بررسی رفتار پیچیده ذرات در سامانه‌های کوانتومی به شدت درهم‌تنیده طراحی شده است. در چنین سامانه‌هایی، ذرات به هم وابسته‌اند و حتی اگر از هم جدا شوند، تغییر در یکی از آن‌ها بلافاصله بر دیگری تأثیر می‌گذارد. همین ویژگی باعث می‌شود مدل‌سازی آن‌ها با رایانه‌های معمولی بسیار دشوار باشد.
الگوریتم Quantum Echoes بر پایه مفهومی به نام Out-of-Time-Order Correlator یا به اختصار OTOC عمل می‌کند که سرعت پراکندگی و درهم‌ریختگی اطلاعات را در سامانه‌های کوانتومی اندازه می‌گیرد. پژوهشگران توضیح داده‌اند که OTOCها به دلیل داشتن اثرات تداخل کوانتومی، نسبت به جزئیات دینامیک سامانه بسیار حساس‌اند و شبیه‌سازی آن‌ها با روش‌های کلاسیک پیچیدگی زیادی دارد؛ به همین دلیل گزینه مناسبی برای نمایش برتری عملی کوانتومی محسوب می‌شوند.
این الگوریتم از روشی هوشمندانه به نام «معکوس‌سازی زمان» استفاده می‌کند؛ یعنی رایانه کوانتومی ابتدا سامانه را به جلو پیش می‌برد، سپس تغییر کوچکی در آن ایجاد کرده و در ادامه مسیر را دقیقاً برعکس می‌کند تا از طریق پدیده‌ای به نام «اکوی کوانتومی» اطلاعات مورد نیاز را از دل آشفتگی سامانه بیرون بکشد. در این آزمایش، گوگل از نوع پیشرفته‌تری از این روش با عنوان OTOC مرتبه دوم (OTOC²) بهره گرفت. پردازنده Willow توانست محاسبه را حدود ۱۳ هزار برابر سریع‌تر از قدرتمندترین ابررایانه جهان انجام دهد.
گوگل پیش‌تر نیز در سال ۲۰۱۹ با پردازنده Sycamore ادعای دستیابی به «برتری کوانتومی» را مطرح کرده بود، اما آن آزمایش مربوط به مسئله‌ای فنی و غیرکاربردی بود. تفاوت اصلی این بار در این است که الگوریتم جدید برای حل یک مسئله واقعی در فیزیک به کار رفته است.
این پیشرفت نشان می‌دهد که رایانه‌های کوانتومی در حال نزدیک شدن به مرحله‌ای هستند که می‌توانند به‌طور منظم برای حل مسائل پیچیده‌ای استفاده شوند که از توان ابررایانه‌ها خارج است؛ از جمله در کشف مواد جدید، طراحی داروهای مؤثرتر و ساخت مدل‌های دقیق‌تر اقلیمی.