Google'i kõrgeim kvantne krüostaat, mille sees on Sycamore kvantarvuti.
(Pilt: © Erik Lucero / Google)
Oleme just jõudnud vanusesse kvantülemus, soovitab uus uuring.
Esmakordselt on kvantarvuti lahendanud probleemi, mida traditsiooniline arvuti kõigil praktilistel eesmärkidel ei saa, teatasid teadlased täna (23. oktoober) ajakirjas ajakiri Nature.
"Arvutus, mis võtab klassikalises superarvutis 10 000 aastat, võttis meie kvantarvutis 200 sekundit," ütles uuringu kaasautor Brooks Foxen, kes on füüsika eriala lõpetanud üliõpilaste teadur Google AI Quantum Mountain View'is ja California ülikoolis Santa Barbaras, ütles ta avalduses.
"On tõenäoline, et klassikalise simulatsiooni aega, milleks praegu hinnatakse 10 000 aastat, lühendab paranenud klassikaline riistvara ja algoritmid, kuid kuna me oleme praegu 1,5 triljonit korda kiiremad, tunneme end sellele saavutusele rahulikult," lisas Foxen.
Kvantarvutid salvestavad teavet, kasutades subatomaalseid osakesi, mis käituvad väga erinevate reeglite järgi kui need, mis reguleerivad meie makromaailma. Näiteks võivad kvantosakesed eksisteerida korraga kahe erineva oleku "superpositsioonis" ja osakesi saab eraldada valgusaastatega, kuid siiski olema "takerdunud, "mõjutavad üksteise omadusi.
See veidrus on võti uskumatu potentsiaalse jõu jaoks kvantarvutus. Superpositsiooninähtuse tõttu suudavad kvantarvutid mahuühiku kohta salvestada ja käsitseda palju rohkem teavet kui traditsioonilised arvutid, mis kodeerivad teavet kahendatud viisil, kasutades 0 ja 1. (Kvantarvutussüsteemi teabe baasühikut, muide, tuntakse Qubit-na, mis tähendab lühendit "kvantbitti".)
Uus uuring annab meile selle jõu kohta ülevaate. Uurimisrühm, mida juhtis Google AI Quantum Frank Arute, kasutas kvantarvutit nimega Sycamore, mis sisaldas 53 funktsionaalset vbitti (pluss üks, mis ei töötanud korralikult).
Teadlased seadsid need 53 vööndit keerulisse superpositsioonile ja lasid Sycamoreil täita juhuslike arvude genereerimisega sarnast ülesannet. Seejärel võrreldi tulemusi Tennessee osariigi Oak Ridge'i riiklikus laboris asuva Summiti superarvuti simulatsioonidega.
"Summit on praegu maailma juhtiv superarvuti, mis on võimeline tegema umbes 200 miljonit miljardit operatsiooni sekundis," kirjutas Massachusettsi tehnoloogiainstituudi füüsik William Oliver ajakirjas saatega "Uudised ja vaated" samas Looduse numbris.
"See hõlmab umbes 40 000 protsessorimoodulit, millest igaüks sisaldab miljardeid transistoreid (elektroonilisi lüliteid), ja tal on 250 miljonit gigabaiti salvestusruumi. Ligikaudu 99% Summiti ressurssidest kasutati klassikalise proovivõtmise teostamiseks," lisas Oliver, kes polnud kaasatud uues uuringus.
Nagu Foxen märkis, valmis Sycamore umbes 3,5 minutiga ja tippkohtumise töö näitas, et isegi kõige võimsam traditsiooniline superarvuti peaks seda probleemi närima umbes 10 000 aastat.
"See kvant ülemvõimu demonstreerimine tänapäevaste juhtivate klassikaliste algoritmide kohal maailma kiireimatel superarvutitel on tõesti tähelepanuväärne saavutus ja verstapost kvantarvutites," lisas Oliver. "See soovitab eksperimentaalselt, et kvantarvutid esindavad arvutusmudelit, mis erineb põhimõtteliselt klassikaliste arvutite omast. Võitleb ka kriitikaga kvantarvutuse juhitavuse ja elujõulisuse kohta erakordselt suures arvutusruumis (mis sisaldab vähemalt 253 siin kasutatud olekut) ) ".
(Mitte kõik ei nõustu sellega, et uus paber kajastab tõepoolest "ülimuslikkust". Näiteks IBM-i teadlased väidavad, et Sycamore'i ülesanne on klassikalise arvuti käeulatusse jõudmas. "Me väidame, et sama ülesande ideaalne simulatsioon võib seda tuleks klassikalise süsteemi abil läbi viia 2,5 päevaga ja suurema täpsusega, "kirjutasid kolm IBM-i teadlast 21. oktoobri ajaveebi postituses." See on tegelikult konservatiivne ja halvimal juhul hinnang ning me eeldame, et täiendavate täpsustustega klassikalist simulatsiooni maksumust saab veelgi vähendada. ")
Oliver rõhutas ka, et enne kui kvantarvutid võivad muutuda oluliseks osaks meie igapäevaelus, tuleb veel palju ära teha. Näiteks kirjutas ta, teadlased peavad välja töötama uued algoritmid, mis suudavad töötada lähiajal saadaval olevate veaohtlike kvantprotsessoritega. Ja selleks, et muuta tehnoloogia pikaajaliselt kaubanduslikult elujõuliseks, peavad teadlased välja töötama kindlad protokollid kvantvigade parandamiseks.
- Füüsikud muudavad kvantarvuti sees olevate pisikeste osakeste aeg vastupidiseks
- Ravimata andmed: kõigepealt testitakse Microsatellite kaudu turvalist kvantkommunikatsiooni
- Uus superarvuti katab maailmajaod kiireima maailma kiireima võistluse
Toimetaja märkus: Seda lugu värskendati 24. oktoobril, et lisada mõtteid IBM-i teadlastelt, kes ei usu, et uus uuring näitab kvant ülemvõimu.
Mike Walli raamat võõra elu otsingutest "Seal väljas"(Grand Central Publishing, 2018; illustreerinud Karl Tate), on nüüd väljas. Jälgi teda Twitteris @michaeldwall. Jälgi meid Twitteris @Spacedotcom või Facebook.
