Google je upravo napravio kvantni skok u računarskim znanostima. Koristeći najsuvremenije kvantno računalo tvrtke, nazvano Sycamore, Google je tvrdio da je "kvantna nadmoć" nad najmoćnijim superračunalima na svijetu rješavajući problem koji se smatra normalnim nemogućim.
Kvantno je računalo složeno računanje završilo u 200 sekundi. Taj bi isti proračun trebao završiti i najmoćnija superračunala otprilike 10.000 godina, objavio je tim istraživača, pod vodstvom Johna Martinisa, eksperimentalnog fizičara sa Sveučilišta u Kaliforniji, Santa Barbara u svojoj studiji objavljenoj u srijedu (23. listopada) u časopis Nature.
"Vjerojatno će se vrijeme klasične simulacije, koje se trenutno procjenjuje na 10 000 godina, smanjiti poboljšani klasični hardver i algoritmi," rekao je Brooks Foxen, istraživač u Martinisu u laboratoriju. "Ali budući da smo trenutno 1,5 trilijuna puta brži, osjećamo se ugodno izlažući se ovom postignuću", dodao je, pozivajući se na nadmoć kvantnih računala.
Kvantna računala iskorištavaju škakljivu fiziku kvantne mehanike za rješavanje problema koje bi bilo teško, ako ne i nemoguće, riješiti klasična, poluvodička računala.
Izračun koji je Google odabrao za osvajanje je kvantni ekvivalent stvaranja vrlo dugog popisa slučajnih brojeva i provjere njihovih vrijednosti milijun puta. Rezultat je rješenje koje nije osobito korisno izvan svijeta kvantne mehanike, ali ima velike posljedice na procesnu snagu uređaja.
Snaga u neizvjesnosti
Obična računala izvršavaju proračune pomoću "bitova" informacija, koji poput prekidača i isključivanja mogu postojati u samo dva stanja: bilo 1 ili 0. Kvantna računala koriste kvantne bitove, ili "qubite", koji mogu postojati i 1 i 0 istovremeno. Ova bizarna posljedica kvantne mehanike naziva se superpozicijskim stanjem i ključ je prednosti kvantnog računala nad klasičnim računalima.
Na primjer, par bitova može pohraniti samo jednu od četiri moguće kombinacije stanja (00, 01, 10 ili 11) u bilo kojem trenutku. Par qubita može istovremeno pohraniti sve četiri kombinacije, jer svaki qubit istodobno predstavlja obje vrijednosti (0 i 1). Ako dodate još kubita, snaga vašeg računala eksponencijalno raste. Tri qubita pohranjuju osam kombinacija, četiri qubits pohranjuju 16, i tako dalje. Googleovo novo računalo sa 53 kubita može pohraniti 253 vrijednosti ili više od 10.000.000.000.000 (10 quadrillion) kombinacija. Ovaj broj postaje još impresivniji kada u show uđe još jedno temeljno i jednako bizarno svojstvo kvantne mehanike: zapletena stanja.
U fenomenu koji je Albert Einstein opisao kao "sablasno djelovanje na daljinu", čestice koje su u nekom trenutku djelovale mogu se zaplesti. To znači da mjerenje stanja jedne čestice omogućava istodobno poznavanje stanja druge, bez obzira na udaljenost između čestica. Ako se qubiti kvantnog računala zapleteju, svi se mogu mjeriti istovremeno.
Googleovo kvantno računalo sastoji se od mikroskopskih krugova supravodivog metala koji isprepleću 53 kubita u složenom stanju superpozicije. Zapleteni kubiti generiraju slučajni broj između nule i 253, ali zbog kvantne interferencije neki se slučajni brojevi prikazuju više nego drugi. Kad računalo mjeri ove slučajne brojeve milijunima puta, pojavljuje se obrazac zbog njihove neravnomjerne distribucije.
"Za klasična računala puno je teže izračunati ishod tih operacija, jer zahtijeva izračunavanje vjerojatnosti da se bude u bilo kojem od 253 moguća stanja, gdje 53 dolazi iz broja kvitova - eksponencijalno skaliranje je zašto ljudi su zainteresirani za kvantno računanje za početak ", rekao je Foxen.
Iskoristivši čudna svojstva kvantnog zapletanja i superpozicije, Martinisov je laboratorij stvorio ovaj obrazac raspodjele koristeći čip Sycamore u 200 sekundi.
Na papiru je lako pokazati zašto bi kvantno računalo moglo nadmašiti tradicionalna računala. Demonstriranje zadatka u stvarnom svijetu je druga priča. Dok klasična računala mogu složiti milijune operativnih bitova u svoje procesore, kvantna računala bore se za skaliranje broja qubita s kojima mogu raditi. Zapleteni qubits nakon kratkog razdoblja postaju neupadljivi i podložni su buci i pogreškama.
Iako je ovo Googleovo dostignuće sigurno podvig u svijetu kvantnog računanja, polje je još uvijek u povojima, a praktična kvantna računala ostaju daleko na horizontu, rekli su istraživači.
- Fotografije: Veliki brojevi koji definiraju svemir
- 9 brojeva koji su hladniji od pi
- 8 načina na koje možete vidjeti Einsteinovu teoriju relativnosti u stvarnom životu
