Articolul este o presupunere despre proprietățile unui computer cuantic, anunțate de Google. Compania susține că „un computer cuantic a fost capabil să realizeze ceea ce calculatoarele moderne ar fi luat mii de ani”. Revista pune întrebarea: echipa Google înțelege mașina pe care au creat-o? Și nu va „optimiza” persoana respectivă?
Într-un articol recent din Laboratorul de calcul cuantic al Google, se anunță că compania a atins supremația cuantică. Aceasta este doar vorba, dar ce înseamnă totul?
În 2012, am inventat termenul „superioritate cuantică” pentru punctul în care calculatoarele cuantice pot face ceea ce calculatoarele clasice nu pot - și indiferent de utilitatea sarcinilor. Cu acest nou termen, am vrut să subliniez ce timp important trăim istoric. Este o onoare să trăim în era dezvoltării tehnologiilor informaționale bazată pe principiile fizicii cuantice.
Termenul „superioritate cuantică” - și într-adevăr fenomenul în sine - a provocat o mulțime de controverse. Și din două motive simultan. În primul rând, cuvântul „superioritate” sună prost din punct de vedere politic - evocă asociații dezgustătoare cu „superioritate albă”. În al doilea rând, acest termen agravează doar hype-ul general în jurul tehnologiilor cuantice și există deja prea mult. Încă am prevăzut a doua, dar am ratat complet prima. Oricum ar fi, termenul s-a blocat, iar acum echipa cuantică de la Google a preluat-o cu entuziasm.
Am trecut peste câteva opțiuni în cap, dar le-am respins pe toate, hotărând că „superioritatea cuantică” reflectă situația în cel mai bun mod. M-am gândit, de asemenea, la „avantajul cuantic” - și acest termen a intrat în uz. Dar pe gustul meu, „superioritatea” sună în continuare mai exactă și mai convingătoare. În cursă, vorbesc despre un avantaj chiar și atunci când un cal este înaintea celuilalt cu mai puțin de un corp. Viteza unui computer cuantic pentru anumite sarcini este de câteva ori mai mare decât cea clasică. În teorie, oricum.
Un articol recent Google ilustrează clar acest lucru. Folosind un dispozitiv cu 53 de cbiti (analogi cuantici ai biților unui computer clasic), au fost capabili să efectueze calcule cuantice în minute care ar dura mii de ani pentru cele mai puternice supercomputere de astăzi. Dacă acest lucru este adevărat, atunci aceasta este o realizare remarcabilă în fizica experimentală și dovezi ale unei dezvoltări fără precedent în hardware-ul cuantic. Felicit sincer toți participanții la experiment.
Cu toate acestea, există o captură aici. Echipa Google recunoaște că problema pe care mașina lor le-a rezolvat cu o viteză uluitoare a fost aleasă cu atenție pentru a demonstra superioritatea unui computer cuantic. Nu există sens practic în rezolvarea acesteia. Pe scurt, calculatorul cuantic a executat o secvență de instrucțiuni aleasă aleatoriu, după care au fost măsurate toate qubit-urile, primind la ieșire un șir de biți. Acesta este un calcul cuantic al unei structuri foarte mici. Da, o astfel de sarcină este extrem de dificilă pentru un computer clasic, dar răspunsul nu are niciun sens.
Și totuși rezultatul este extraordinar. Verificând dacă ieșirea computerului lor cuantic se potrivește cu producția unui supercomputer clasic (bine, dacă operația nu durează mii de ani, desigur), echipa a confirmat că înțelege dispozitivul lor și că funcționează așa cum era de așteptat. Acum că ne-am dat seama că hardware-ul funcționează, acesta poate fi încărcat cu sarcini mai utile.
Video promotional:
De ce este important să verificați performanța echipamentului? Deoarece este foarte dificil să controlezi cu precizie un computer cuantic. Într-un anumit sens, o simplă considerație a unui sistem cuantic îl încalcă inevitabil - faimosul principiu de incertitudine Heisenberg în acțiune. Prin urmare, dacă dorim să utilizăm un astfel de sistem pentru stocarea și procesarea fiabilă a informațiilor, trebuie să-l păstrăm aproape ideal izolat de lumea exterioară. În același timp, avem nevoie de qubit-uri pentru a interacționa unul cu celălalt - vrem să prelucrăm datele. În plus, trebuie să controlăm sistemul din exterior și să măsurăm în cele din urmă arătările pentru a afla rezultatul calculelor noastre. Este extrem de dificil să creăm un sistem cuantic care să îndeplinească toate aceste criterii. Pentru a obține rezultatele actuale, a fost nevoie de mulți ani de progres în domeniul materialelor,producție, dezvoltare și control.
Realizarea Google este o etapă importantă în dezvoltarea computerelor cuantice aplicate. M-am gândit că era următoare avea nevoie de un nume separat - și am venit cu „zgomotosul nivel intermediar cuantic” sau NISQ. Rime cu risc. „Nivelul intermediar” este aproximativ dimensiunea computerelor cuantice care devin mai accesibile. În acest ritm, în curând vor putea să îndeplinească sarcini prea grele pentru supercomputerii de astăzi. „Zgomotos” subliniază controlul imperfect și eșecurile și erorile rezultate care se acumulează în timp. Nu putem efectua încă un calcul lung - este puțin probabil să ne strălucească răspunsul corect.
Echipa Google a dovedit că este posibil să construiască o mașină cuantică suficient de mare și exactă pentru a rezolva sarcinile anterior imposibile. Să luăm în considerare acesta începutul unei noi ere - era a cantei zgomotoase de nivel intermediar sau NISQ.
Ce se va întâmpla în continuare? Desigur, Google și alți producători de hardware se așteaptă să găsească utilizări practice pentru dispozitivele lor cuantice. Un computer cuantic mai puternic va ajuta oamenii de știință să dezvolte noi materiale și compuși chimici sau să îmbunătățească instrumentele pentru învățarea mașinilor, dar un computer cuantic zgomotos, cu câteva sute de chibzuți, va face puțin bine. Cu toate acestea, avem câteva idei practice pentru computerele NISQ pe care le vom încerca. Procedând astfel, vom realiza metode de optimizare mai bune și simulări de fizică mai precise - deși, în adevăr, nu suntem deloc siguri de succes. Dar va fi totuși interesant să te joci cu tehnologia NISQ pentru a vedea ce poate face. ma bazezcă calculatoarele cuantice vor transforma mai devreme sau mai târziu societatea noastră - chiar dacă aceasta este o problemă de viitor.
Într-un articol din 2012 în care am inventat termenul „supremație cuantică”, am motivat: „Cum este să gestionați sisteme cuantice la scară largă? Doar „foarte dificil” sau „ridicol de dificil”? Dacă prima, atunci după câteva decenii de muncă asiduă, vom reuși bine. Dacă acesta din urmă, atunci va dura câteva secole și chiar atunci nu este un fapt că va funcționa . Progresele recente ale echipei Google ne-au făcut să credem că avem de-a face cu primul caz - doar „foarte dificil”. Dacă da, o abundență de tehnologii cuantice va apărea în următoarele decenii.
James O'Brien
