Googleov kvantni vrhovni kriostat, s kvantnim računalom Sycamore unutra.
(Slika: © Erik Lucero / Google)
Upravo smo ušli u doba kvantna nadmoć, sugerira novo istraživanje.
Po prvi put, kvantno računalo riješilo je problem koji tradicionalno računalo, u sve praktične svrhe, ne može, istraživači su izvijestili danas (23. listopada) u časopis Nature.
"Računica koja bi trajala 10.000 godina na klasičnom superračunalu trajala je 200 sekundi na našem kvantnom računalu", koautor studije Brooks Foxen, diplomski student istraživač fizike na Google AI Quantum u Mountain Viewu i Kalifornijsko sveučilište Santa Barbara, stoji u izjavi.
"Vjerojatno će se klasično vrijeme simulacije, koje se trenutno procjenjuje na 10 000 godina, smanjiti poboljšani klasični hardver i algoritmi, ali, budući da smo trenutno 1,5 trilijuna puta brži, osjećamo se ugodno uložiti zahtjev za ovo postignuće", dodao je Foxen.
Kvantna računala pohranjuju informacije koristeći subatomske čestice, koje se ponašaju prema vrlo drugačijim pravilima od onih koja upravljaju našim makro svijetom. Na primjer, kvantne čestice mogu postojati u "superpoziciji" dvaju različitih stanja istovremeno, a čestice se mogu razdvojiti svjetlosnim godinama, a još uvijek moraju biti "zaplesti, "koji utječu jedni na druge svojstva.
Ova je neobičnost ključna za nevjerojatnu potencijalnu snagu kvantno računanje, Zbog fenomena superpozicije, kvantna računala mogu pohraniti i manipulirati daleko više informacija po jedinici volumena nego tradicionalna računala koja kodiraju informacije na binarni način koristeći 0 i 1. (Inače, osnovna jedinica podataka u kvantno-računskom sustavu poznata je kao qubit, što je skraćenje za "kvantni bit.")
Nova studija daje nam osjećaj te moći. Istraživački tim, predvođen Frankom Aruteom iz Google AI Quantum, koristio je kvantno računalo nazvano Sycamore, koje je imalo 53 funkcionalna qubita (plus jedan koji nije radio ispravno).
Znanstvenici su tih 53 kubitata pretvorili u složeno stanje superpozicije, a zatim je Sycamore izvršio zadatak sličan stvaranju slučajnih brojeva. Rezultati su zatim uspoređeni sa simulacijama pokrenutim na superračunalu Summit u Nacionalnoj laboratoriji Oak Ridge u Tennesseeju.
"Summit je trenutno vodeće svjetsko superračunalo koje je sposobno izvesti oko 200 milijuna milijardi operacija u sekundi", napisao je William Oliver, fizičar s Massachusetts Institute of Technology. popratni komad "Vijesti i prikazi" u istom broju Nature.
"Sadrži otprilike 40 000 procesorskih jedinica, od kojih svaka sadrži milijarde tranzistora (elektroničkih sklopki) i ima 250 milijuna gigabajta za pohranu. Otprilike 99% summitovih resursa iskorišteno je za klasično uzorkovanje", dodao je Oliver, koji nije bio uključen u novoj studiji.
Kao što je Foxen napomenuo, Sycamore je završio za oko 3,5 minuta, a Summitov je rad sugerirao da bi čak i najmoćniji tradicionalni superračunalo morao žvakati problem oko 10 000 godina.
"Ova demonstracija kvantne nadmoći nad današnjim vodećim klasičnim algoritmima na najbržim svjetskim računalima uistinu je izvanredno postignuće i prekretnica za kvantno računanje", dodao je Oliver. "Eksperimentalno sugerira da kvantna računala predstavljaju model računanja koji se bitno razlikuje od klasičnog računala. Također se dodatno bori protiv kritike o upravljanju i održivosti kvantnog računanja u izuzetno velikom računarskom prostoru (koji sadrži najmanje 253 korištena stanja ovdje ).”
(Nisu se svi složili da novi rad doista izvještava o "nadmoći". Na primjer, istraživači iz IBM-a tvrde da je zadatak koji je obavljao Sycamore u dosegu klasičnog računala. "Mi tvrdimo da idealna simulacija istog zadatka može biti izveden na klasičnom sustavu za 2,5 dana i s puno većom vjernošću ", napisala su tri IBM-ova znanstvenika u blogu 21. listopada." Ovo je u stvari konzervativna, najgora situacija, i očekujemo da ćemo s dodatnim preciziranjima klasični troškovi simulacije mogu se dodatno smanjiti. ")
Oliver je također naglasio da je potrebno još mnogo posla prije nego što kvantna računala postanu važan dio našeg svakodnevnog života. Na primjer, napisao je, istraživači će morati razviti nove algoritme koji mogu raditi s kvantnim procesorima sklonim greškama, koji će biti dostupni u skoroj budućnosti. A, kako bi tehnologija bila komercijalno održiva u dužem vremenskom razmaku, znanstvenici će morati smisliti robusne protokole za ispravljanje kvantnih pogrešaka.
- Fizičari preokrenu vrijeme za sitne čestice unutar kvantnog računala
- Neponovljivi podaci: najprije se provjerava sigurna kvantna komunikacija putem mikrosatelita
- Novi superračunalni računalnik obuhvaća kontinente, nadmašuje najbržeg svijeta
Napomena urednika: Ova je priča ažurirana 24. listopada radi uključivanja misli IBM-ovih znanstvenika koji ne misle da novo istraživanje pokazuje kvantnu nadmoć.
Knjiga Mikea Wall-a o potrazi za vanzemaljskim životom, "Tamo vani"(Grand Central Publishing, 2018 .; ilustrirao Karl Tate), je vani. Pratite ga na Twitteru @michaeldwall, Pratite nas na Twitteru @Spacedotcom ili Facebook.
