Aukščiausias „Google“ kvantinis kriostatas, kurio viduje yra „Sycamore“ kvantinis kompiuteris.
(Vaizdas: © Erik Lucero / Google)
Mes ką tik įžengėme į amžių kvantinis viršenybė, rodo naujas tyrimas.
Pirmą kartą kvantinis kompiuteris išsprendė problemą, kurios tradicinis kompiuteris negali naudoti visais praktiniais tikslais, šiandien (spalio 23 d.) Pranešė tyrėjai. žurnalas „Nature“.
„Apskaičiavimas, kuris klasikiniame superkompiuteryje užtruktų 10 000 metų, mūsų kvantiniame kompiuteryje užtrukdavo 200 sekundžių“, - tyrimo bendraautorius Brooksas Foxenas, „Google AI Quantum“ Mountain View ir Kalifornijos universiteto Santa Barbaros universiteto fizikos mokslų daktaras, baigęs studijas. sakoma pareiškime.
"Tikėtina, kad klasikinio modeliavimo laikas, šiuo metu vertinamas 10 000 metų, bus sutrumpintas patobulintos klasikinės aparatinės įrangos ir algoritmų dėka, tačiau, kadangi šiuo metu esame 1,5 trilijono kartų greitesni, jaučiamės patogiai teigdami šį pasiekimą", - pridūrė Foxenas.
Kvantiniai kompiuteriai kaupia informaciją naudodami subatomines daleles, kurios elgiasi pagal labai skirtingas taisykles nei tos, kurios valdo mūsų makro pasaulį. Pavyzdžiui, kvantinės dalelės gali egzistuoti tuo pat metu dviejų skirtingų būsenų „superpozicijoje“, o daleles galima atskirti šviesmečiais, tačiau jos vis tiek turi būti „įsipainiojęs, „paveikti vienas kito savybes.
Šis keistumas yra raktas į neįtikėtiną potencialią galią kvantinis skaičiavimas. Dėl superpozicijos reiškinio kvantiniai kompiuteriai gali kaupti ir manipuliuoti kur kas daugiau informacijos tūrio vienete nei tradiciniai kompiuteriai, kurie koduoja informaciją dvejetainiu būdu, naudodami 0s ir 1s. (Pagrindinis informacijos vienetas kvantinės skaičiavimo sistemoje, beje, yra žinomas kaip kvadratas, kuris trumpai reiškia „kvantinį bitą“.)
Naujasis tyrimas suteikia mums šios galios skonį. Tyrimų komanda, vadovaujama Franko Arute iš „Google AI Quantum“, panaudojo kvantinį kompiuterį pavadinimu „Sycamore“, kuriame buvo 53 funkcinės kvotos (plius viena, kuri neveikė tinkamai).
Mokslininkai įtraukė tuos 53 kvitus į sudėtingą superpozicijos būseną, tada Sycamore turėjo atlikti užduotį, panašią į atsitiktinių skaičių generavimą. Rezultatai buvo palyginti su modeliavimu, atliktu „Summit“ superkompiuteriu Oak Ridge nacionalinėje laboratorijoje Tenesyje.
„Šiuo metu„ Summit “yra pasaulyje pirmaujantis superkompiuteris, galintis atlikti maždaug 200 milijonų milijardų operacijų per sekundę“, - rašė Masačusetso technologijos instituto fizikas Viljamas Oliveris. lydintis kūrinį „Naujienos ir vaizdai“ tame pačiame Gamtos numeryje.
"Jį sudaro maždaug 40 000 procesorių vienetų, kurių kiekviename yra milijardai tranzistorių (elektroninių komutatorių), ir 250 milijonų gigabaitų atminties. Maždaug 99% viršūnių susitikimo išteklių buvo panaudoti klasikiniam mėginių ėmimui", - pridūrė Oliveris, kuris nedalyvavo. naujame tyrime.
Kaip pažymėjo Foxenas, Sycamore baigė per maždaug 3,5 minutės, o viršūnių susitikimo darbas pasiūlė, kad net galingiausias tradicinis superkompiuteris turės kramtyti problemą maždaug 10 000 metų.
„Šis kvantinės viršenybės prieš šiuolaikinius klasikinius algoritmus demonstravimas greičiausių pasaulyje superkompiuterių srityje yra tikrai puikus pasiekimas ir kvantinio skaičiavimo etapas“, - pridūrė Oliveris. "Tai eksperimentiškai rodo, kad kvantiniai kompiuteriai rodo skaičiavimo modelį, kuris iš esmės skiriasi nuo klasikinių kompiuterių. Jis taip pat dar labiau kovoja su kritika dėl kvantinio skaičiavimo kontroliuojamumo ir gyvybingumo nepaprastai didelėje skaičiavimo erdvėje (turinčioje bent 253 čia naudojamas būsenas). ) “.
(Ne visi sutinka, kad naujame dokumente iš tikrųjų teigiama apie „viršenybę“. Tačiau, pavyzdžiui, IBM tyrinėtojai tvirtina, kad „Sycamore“ užduotis yra lengvai pasiekiama klasikinio kompiuterio. “Mes tvirtiname, kad idealus tos pačios užduoties modeliavimas gali „Klasikinė sistema bus atlikta per 2,5 dienos ir su daug didesniu ištikimumu“, - rašė trys IBM mokslininkai spalio 21 d. dienoraščio įraše. „Tai iš tikrųjų yra konservatyvus ir blogiausias atvejis. klasikinę modeliavimo kainą galima dar labiau sumažinti. ")
Tačiau Oliveris taip pat pabrėžė, kad dar reikia nemažai nuveikti, kad kvantiniai kompiuteriai galėtų tapti svarbia mūsų kasdienio gyvenimo dalimi. Pavyzdžiui, jis rašė, tyrinėtojai turės sukurti naujus algoritmus, kurie gali veikti su klaidai pasižyminčiais kvantiniais procesoriais, kurie bus prieinami artimiausiu metu. Kad technologija būtų komerciškai perspektyvi per ilgą laiką, mokslininkai turės sukurti patikimus kvantinių klaidų taisymo protokolus.
- Fizikai keičia mažų dalelių, esančių kvantiniame kompiuteryje, laiką
- Neįtikėtini duomenys: iš pradžių per „Microsatellite“ išbandomas saugus kvantinis ryšys
- Naujasis superkompiuteris apims žemynus, greičiausias pasaulyje
Redaktoriaus pastaba: Ši istorija buvo atnaujinta spalio 24 d., Įtraukiant IBM mokslininkų mintis, kurie nemano, kad naujasis tyrimas rodo kvantinę viršenybę.
Mike'o Wallo knyga apie svetimo gyvenimo paieškas “Ten"(Grand Central Publishing, 2018; iliustruota Karlas Tate'as), nebėra. Sekite jį „Twitter“ @michaeldwall. sekite mus Tviteryje @Spacedotcom arba Facebook.
