Ez a cikk egy feltételezés a kvantumszámítógép tulajdonságairól, a Google bejelentette. A cég állítása szerint "egy kvantumszámítógép képes volt elérni azt, amit a modern számítógépek több ezer évig tartanak." A magazin felteszi a kérdést: érti-e a Google csapata az általuk létrehozott autót? És nem fogja "optimalizálni" az embert?
A Google Quantum Computing Lab legfrissebb cikkében bejelentették, hogy a vállalat kvantum-fölényt ért el. Ez csak beszéd, de mit jelent ez az egész?
2012-ben elkészítettem a „kvantum fölény” kifejezést arra a pontra, ahol a kvantum számítógépek meg tudják csinálni azt, amit a klasszikus számítógépek nem tudnak - függetlenül a feladatok hasznosságától. Ezzel az új kifejezéssel hangsúlyozni akartam, hogy milyen történelmileg fontos időben élünk. Megtiszteltetés, hogy az információs technológia fejlődésének korszakában élünk, a kvantumfizika elvein alapulva.
A "kvantum fölény" kifejezés - és valójában maga a jelenség - sok vitát váltott ki. És két okból egyszerre. Először: a "fölény" szó politikai szempontból rosszul hangzik - undorító asszociációkat idéz elő a "fehér fölény" mellett. Másodszor, ez a kifejezés csak súlyosbítja a kvantumtechnológiák körüli általános hypet, és már túl is van benne. Még mindig előre láttam a második, de az első teljesen hiányzott. Bárhogy is legyen, a kifejezés beragadt, és a Google kvantumcsoportja lelkesedéssel fogadta el azt.
Még néhány további lehetőséget átvettem a fejemben, de mindegyiket elutasítottam, és úgy döntöttem, hogy a „kvantum fölény” a helyzet legjobban tükrözi a helyzetet. Gondolkodtam a "kvantum-előny" mellett is - és ez a kifejezés is használatba került. De ízlésem szerint a "fölény" még mindig pontosabb és meggyőzőbbnek hangzik. A versenyen még az előnyekről is beszélnek, még akkor is, ha az egyik ló testtel kevesebbtel rendelkezik a másikkal szemben. Bizonyos feladatokhoz a kvantumszámítógép sebessége többször meghaladja a klasszikus számítógép sebességét. Elméletileg egyébként.
Egy nemrégiben írt Google cikk világosan illusztrálja ezt. Az 53 kbitteljes készülékkel (a klasszikus számítógép bitjeinek kvantum-analógjai) egy perc alatt képesek voltak kvantumszámításokat végezni, ami több ezer évig tart a mai legerősebb szuperszámítógépeknél. Ha ez igaz, akkor ez a kísérleti fizika kiemelkedő eredménye és a kvantum hardver példátlan fejlődésének bizonyítéka. Őszinte gratulálok a kísérlet összes résztvevőjének.
Van itt azonban fogás. A Google csapata elismeri, hogy azt a problémát, amelyet a gép megdöbbentő sebességgel oldott meg, gondosan választották a kvantumszámítógép fölényének bemutatására. Ennek megoldására nincs gyakorlati értelme. Röviden: a kvantumszámítógép egy véletlenszerűen választott utasítássorozatot hajtott végre, majd az összes kvitet megmértük, és egy kimeneti bitszálat kaptunk. Ez egy nagyon kicsi szerkezet kvantumszámítása. Igen, egy ilyen feladat rendkívül nehéz egy klasszikus számítógép számára, de a válasz sem túl értelmes.
És ennek ellenére az eredmény kiemelkedő. Annak ellenőrzésével, hogy kvantumszámítógépük outputja megegyezik-e egy klasszikus szuperszámítógép outputjával (jó, ha a művelet természetesen nem tart több ezer évet), a csapat megerősítette, hogy megérti készüléküket, és hogy a várt módon működik. Most, hogy rájöttünk, hogy a hardver működik, sokkal hasznosabb feladatokkal tölthető be.
Promóciós videó:
Miért fontos ellenőrizni a berendezés teljesítményét? Mert nagyon nehéz pontosan irányítani a kvantumszámítógépet. Bizonyos értelemben a kvantumrendszer egyszerű megfontolása elkerülhetetlenül megsérti azt - a híres Heisenbergi bizonytalanság elve a gyakorlatban. Ezért, ha egy ilyen rendszert akarunk használni az információk tárolására és megbízható feldolgozására, akkor azt szinte ideálisan el kell távolítani a külvilágtól. Ugyanakkor szükségünk van a kvitekre, hogy kölcsönhatásba léphessünk - adatokat akarunk feldolgozni. Ezenkívül a rendszert kívülről kell irányítanunk, és végül meg kell mérnünk a kviteket, hogy megtudjuk a számítások eredményét. Rendkívül nehéz olyan kvantumrendszert létrehozni, amely teljesíti ezeket a kritériumokat. A jelenlegi eredmények eléréséhez sok évig tartott az előrelépés az anyagok területén,gyártás, fejlesztés és ellenőrzés.
A Google eredménye mérföldkő az alkalmazott kvantumszámítógépek fejlesztésében. Úgy gondoltam, hogy az elkövetkező korszaknak külön nevet kell igénybe vennie - és feljött a „zajos középszintű kvantum” -ra vagy NISQ-ra. Rímel a / az risk szóra. A „Középszint” a kvantumszámítógépek méretét mutatja, amelyek megfizethetőbbé válnak. Ilyen sebességgel hamarosan képesek lesznek olyan feladatokat elvégezni, amelyek túl nehézek a mai szuperszámítógépek számára. A "zajos" hangsúlyozza a hiányos irányítást és az ebből következő hibákat és hibákat, amelyek idővel felhalmozódnak. Még nem tudunk hosszú számítást elvégezni - a helyes válasz valószínűleg nem ragyog nekünk.
A Google csapata bebizonyította, hogy lehetséges egy olyan nagy és pontos kvantumgép létrehozása, amely megoldja a korábban lehetetlen feladatokat. Tegyük ezt egy új korszak kezdetévé - a zajos középszintű kvanták vagy NISQ korszakává.
Mi fog ezután történni? Természetesen a Google és más hardvergyártók elvárják, hogy gyakorlati felhasználást találjanak kvantumkészülékeikre. A hatalmasabb kvantumszámítógép segít a tudósoknak új anyagok és kémiai vegyületek kifejlesztésében, vagy javítja a gépi tanulás eszközeit, ám a néhány száz kvbittel járó zajos kvantumszámítógép aligha jár. Van azonban néhány gyakorlati ötlet a NISQ számítógépek számára, amelyeket kipróbálni fogunk. Ezzel jobb optimalizálási módszereket és pontosabb fizikai szimulációkat érünk el - bár valójában nem vagyunk biztosak abban, hogy a sikerben rejlik-e. De továbbra is érdekes lesz játszani a NISQ technológiával, hogy megnézze, mit tud tenni. Számítokhogy a kvantumszámítógépek előbb vagy utóbb átalakítják társadalmunkat - még akkor is, ha ez a jövő kérdése.
Egy 2012-es cikkben, amelyben a „kvantum fölény” fogalmát fogalmaztam meg, azzal érveltem: „Milyen érzés a nagyszabású kvantumrendszerek kezelése? Csak "nagyon nehéz" vagy "nevetségesen nehéz"? Ha az előbbi, akkor néhány évtizedes kemény munka után sikeres lehet. Ha ez utóbbi, akkor több évszázadra lesz szükség, sőt nem is tény, hogy működni fog. " A Google csapata közelmúltbeli előrelépései azt hitték, hogy az első esettel foglalkozunk - csak "nagyon nehéz". Ha igen, a következő évtizedekben rengeteg kvantumtechnológia jelenik meg.
James O'Brien