Google augstākais kvantu kriostats ar Sycamore kvantu datoru.
(Attēls: © Erik Lucero / Google)
Mēs tikko esam ieradušies kvantu pārākums, liecina jauns pētījums.
Pirmoreiz kvantu dators ir atrisinājis problēmu, kuru tradicionāls dators nevar izmantot praktiskos nolūkos, šodien (23. oktobris) ziņoja pētnieki žurnāls Daba.
"Aprēķins, kas klasiskā superdatorā prasītu 10 000 gadus, mūsu kvantu datorā aizņēma 200 sekundes," sacīja pētījuma līdzautors Brooks Foksens, absolventu fizikas pētnieks Google AI Quantum Mountain View un Kalifornijas universitātē Santa Barbarā. teikts paziņojumā.
"Iespējams, ka klasiskās simulācijas laiks, kas šobrīd tiek lēsts uz 10 000 gadiem, tiks samazināts ar uzlabotu klasisko aparatūru un algoritmiem, taču, tā kā mēs šobrīd esam 1,5 triljonus reižu ātrāk, mēs jūtamies ērti, apgalvojot šo sasniegumu," piebilda Foksens.
Kvantu datori glabā informāciju, izmantojot subatomiskās daļiņas, kuras rīkojas pēc ļoti atšķirīgiem noteikumiem nekā tie, kas regulē mūsu makro pasauli. Piemēram, kvantu daļiņas var pastāvēt vienlaicīgi divu dažādu stāvokļu "superpozīcijā", un daļiņas var atdalīt ar gaismas gadiem, tomēr tās joprojām ir "sapinušies, "kas ietekmē viens otra rekvizītus.
Šī dīvainība ir atslēga uz neticamo potenciālo spēku kvantu skaitļošana. Superpozīcijas fenomena dēļ kvantu datori var uzglabāt un manipulēt ar daudz vairāk informācijas par tilpuma vienību nekā tradicionālie datori, kas kodē informāciju binārā veidā, izmantojot 0 un 1. (Starp citu, kvantu skaitļošanas sistēmas informācijas pamatvienība ir zināma kā kvadrāts, kas saīsina vārdu "kvantu bits".)
Jaunais pētījums dod mums priekšstatu par šo spēku. Pētījuma grupa, kuru vadīja Frenks Arute no Google AI Quantum, izmantoja kvantu datoru ar nosaukumu Sycamore, kurā bija 53 funkcionālās kvesti (plus viens, kas nedarbojās pareizi).
Zinātnieki iesaistīja šīs 53 kvbītas sarežģītā superpozīcijas stāvoklī, pēc tam Sycamore veica uzdevumu, kas līdzīgs nejaušo skaitļu ģenerēšanai. Rezultāti tika salīdzināti ar simulācijām, kas tika veiktas ar Summit superdatoru Oak Ridge Nacionālajā laboratorijā Tenesī.
"Samits pašlaik ir pasaules vadošais superdators, kas spēj veikt aptuveni 200 miljonus miljardu operāciju sekundē," Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta fiziķis Viljams Olivers rakstīja pavadošais gabals "Jaunumi un skati" tajā pašā Dabas numurā.
"Tas satur aptuveni 40 000 procesora bloku, no kuriem katrs satur miljardus tranzistoru (elektroniskos slēdžus), un tam ir 250 miljoni gigabaitu atmiņas. Aptuveni 99% no samita resursiem tika izmantoti klasiskās paraugu ņemšanai," piebilda Olivers, kurš nebija iesaistīts. jaunajā pētījumā.
Kā atzīmēja Foksens, Sycamore pabeidza apmēram 3,5 minūtēs, un samita darbs liecināja, ka pat visspēcīgākajam tradicionālajam superdatoram vajadzēs sakošļāt problēmu apmēram 10 000 gadu.
"Šis kvantu pārākuma pierādījums pār mūsdienu vadošajiem klasiskajiem algoritmiem uz pasaules ātrākajiem superdatoriem ir patiesi ievērojams sasniegums un pavērsiena punkts kvantu skaitļošanā," piebilda Olivers. "Tas eksperimentāli liek domāt, ka kvantu datori pārstāv skaitļošanas modeli, kas būtiski atšķiras no klasiskajiem datoriem. Tas arī vēl vairāk apkaro kritiku par kvantu aprēķināšanas vadāmību un dzīvotspēju ārkārtīgi lielā skaitļošanas telpā (kas satur vismaz 253 šeit izmantotos stāvokļus). ). "
(Ne visi piekrīt, ka jaunajā dokumentā patiešām tiek ziņots par "pārākumu". Piemēram, IBM pētnieki apgalvo, ka Sycamore izpildītais uzdevums ir labi sasniedzams klasiskā datora apstākļos. "Mēs uzskatām, ka viena un tā paša uzdevuma ideāla simulācija var to var veikt klasiskā sistēmā 2,5 dienu laikā un ar daudz lielāku ticamību, "trīs IBM zinātnieki rakstīja bloga ierakstā 21. oktobrī." Tas faktiski ir konservatīvs, sliktākā gadījuma novērtējums, un mēs sagaidām, ka ar papildu uzlabojumiem klasiskās simulācijas izmaksas var vēl vairāk samazināt. ")
Olivers tomēr arī uzsvēra, ka joprojām ir jāveic liels darbs, pirms kvantu datori var kļūt par nozīmīgu mūsu ikdienas sastāvdaļu. Piemēram, viņš rakstīja, pētniekiem būs jāizstrādā jauni algoritmi, kas var strādāt ar kļūdām pakļautajiem kvantu procesoriem, kas būs pieejami tuvākajā nākotnē. Un, lai šī tehnoloģija ilgtermiņā būtu komerciāli dzīvotspējīga, zinātniekiem būs jāizstrādā stabili protokoli kvantu kļūdu labošanai.
- Fiziķi apgrieza laiku sīkām daļiņām kvantu datorā
- Nepārprotami dati: pirmajā, izmantojot Microsatellite, tiek pārbaudīta droša kvantu komunikācija
- Jauns superdators spēs pārspēt kontinentus, visātrāk pārspējot pasauli
Redaktora piezīme: Šis stāsts tika atjaunināts 24. oktobrī, iekļaujot tajā IBM zinātnieku domas, kuri neuzskata, ka jaunais pētījums demonstrē kvantu pārākumu.
Maika Valla grāmata par svešas dzīves meklējumiem "Tur ārā"(Grand Central Publishing, 2018; ilustrējis Kārlis Teits), ir beidzies. Sekojiet viņam Twitter @michaeldwall. Sekojiet mums Twitter @Spacedotcom vai Facebook.
