Artikkeli on arvaus kvanttitietokoneen ominaisuuksista, Googlen ilmoittama. Yhtiö väittää, että "kvantitietokone pystyi suorittamaan sen, mitä nykyaikaiset tietokoneet olisivat kestäneet tuhansia vuosia". Lehti esittää kysymyksen: ymmärtääkö Google-tiimi heidän luomansa auton? Eikö hän "optimoi" henkilöä?
Googlen Quantum Computing Lab -yrityksen äskettäisessä artikkelissa ilmoitetaan, että yritys on saavuttanut kvanttisen ylivallan. Tämä on vain puhetta, mutta mitä se kaikki tarkoittaa?
Vuonna 2012 loin termin "kvanttiylityyppi" siihen pisteeseen, jossa kvantitietokoneet voivat tehdä mitä klassiset tietokoneet eivät pysty - ja riippumatta tehtävien hyödyllisyydestä. Tällä uudella termillä halusin painottaa, mitä historiallisesti tärkeää aikaa me elämme. On kunnia elää tietotekniikan kehityksen aikakaudella, joka perustuu kvanttifysiikan periaatteisiin.
Termi "kvantti ylivoima" - ja itse asiassa ilmiö - on aiheuttanut paljon kiistanalaisia. Ja kahdesta syystä kerralla. Ensinnäkin sana "paremmuus" kuulostaa huonosti poliittiselta kannalta - se herättää inhottavia assosiaatioita "valkoisen paremmuuden" kanssa. Toiseksi tämä termi vain pahentaa kvanttitekniikoiden yleistä hypeä, ja sitä on jo liikaa. En vielä ennakoinut toista, mutta kaiutin ensimmäisen täysin. Olipa se sitten, termi jumissa, ja nyt Googlen kvanttiimi on ottanut sen innostuneena.
Pelasin pari muuta vaihtoehtoa päässäni, mutta hylkäsin ne kaikki päättäessään, että "kvanttiylitykset" heijastavat tilannetta parhaalla mahdollisella tavalla. Mietiin myös "kvanttietua" - ja tämä termi tuli myös käyttöön. Mutta makuuni kannalta "paremmuus" kuulostaa silti tarkemmalta ja vakuuttavammalta. Kilpailussa he puhuvat edusta, vaikka yksi hevonen on toista edellä vähemmän kuin ruumis. Kvanttitietokoneen nopeus tietyissä tehtävissä on useita kertoja suurempi kuin klassisen. Teoriassa joka tapauksessa.
Äskettäinen Google-artikkeli kuvaa tätä selvästi. Laitteella, jolla on 53 kbittiä (klassisen tietokoneen bittien kvantti-analogit), he pystyivät suorittamaan kvanttilaskennan minuuteissa, mikä vie tuhansien vuosien ajan nykypäivän tehokkaimmille supertietokoneille. Jos tämä on totta, niin tämä on erinomainen kokeellisen fysiikan saavutus ja todiste ennennäkemättömästä kehityksestä kvanttilaitteistoissa. Onnittelen vilpittömästi kaikkia kokeilun osanottajia.
Täällä on kuitenkin saalis. Google-tiimi myöntää, että ongelma, jonka heidän koneesi ratkaisi hämmästyttävällä nopeudella, valittiin huolellisesti osoittamaan kvanttitietokoneen paremmuus. Sen ratkaiseminen ei ole käytännöllistä. Lyhyesti sanottuna, kvantitietokone suoritti satunnaisesti valitun käskyjonon, jonka jälkeen kaikki kvbitit mitattiin, vastaanottaen bittijonon ulostulossa. Tämä on kvanttilaskenta erittäin pienestä rakenteesta. Kyllä, tällainen tehtävä on erittäin vaikea klassiselle tietokoneelle, mutta myös vastaus ei ole kovin merkityksellinen.
Ja silti tulos on erinomainen. Tarkastamalla, että heidän kvantitietokoneensa lähtö vastaa klassisen supertietokoneen lähtöä (no, jos toiminta ei tietenkään vie tuhansia vuosia), ryhmä vahvisti ymmärtävänsä laitteensa ja että se toimii odotetulla tavalla. Nyt kun olemme tajunnut, että laitteisto toimii, siihen voidaan ladata hyödyllisempiä tehtäviä.
Mainosvideo:
Miksi on tärkeää tarkistaa laitteiden suorituskyky? Koska kvantitietokonetta on erittäin vaikea hallita tarkasti. Kvanttijärjestelmän yksinkertainen tarkastelu rikkoo sitä tietyssä mielessä väistämättä - kuuluisa Heisenbergin epävarmuusperiaate toiminnassa. Siksi, jos haluamme käyttää tällaista järjestelmää tietojen säilyttämiseen ja luotettavaan käsittelyyn, meidän on pidettävä se lähes ihanteellisesti eristettynä ulkomaailmasta. Samalla tarvitsemme kvittejä vuorovaikutukseen toistensa kanssa - haluamme käsitellä tietoja. Lisäksi meidän on hallittava järjestelmää ulkopuolelta ja mitattava lopulta kvbitit laskeaksesi tuloksen. On erittäin vaikea luoda kvanttijärjestelmä, joka täyttää kaikki nämä kriteerit. Nykyisten tulosten saavuttaminen vaati monien vuosien edistystä materiaalien alalla,tuotanto, kehittäminen ja hallinta.
Googlen saavutus on virstanpylväs sovellettujen kvantitietokoneiden kehittämisessä. Ajattelin, että tuleva aikakausi tarvitsee erillisen nimen - ja keksi "meluisa keskitason kvantti" tai NISQ. Rhymes with risk.”Keskitaso” on suunnilleen niiden kvantitietokoneiden koko, joista tulee edullisempia. Tällä vauhdilla he pystyvät pian suorittamaan tehtäviä, jotka ovat liian raskaita nykypäivän supertietokoneille. "Noisy" korostaa puutteellista hallintaa ja siitä aiheutuvia vikoja ja virheitä, jotka kerääntyvät ajan myötä. Emme voi vielä tehdä pitkää laskelmaa - oikea vastaus ei todennäköisesti loistu meille.
Google-tiimi on todistanut, että on mahdollista rakentaa kvantikone, joka on riittävän suuri ja tarkka ratkaisemaan aiemmin mahdoton tehtäviä. Tarkastellaan tätä uuden aikakauden alkua - meluisan keskitason kvanttien eli NISQ-aikakauden alkua.
Mitä tapahtuu seuraavaksi? Tietysti Google ja muut laitevalmistajat odottavat löytävänsä käytännöllisen käytön kvanttilaitteilleen. Tehokkaampi kvanttitietokone auttaa tutkijoita kehittämään uusia materiaaleja ja kemiallisia yhdisteitä tai parantamaan koneenoppimisen työkaluja, mutta meluisa kvanttitietokone, jossa on muutama sata kvbittiä, ei tee juuri mitään. Meillä on kuitenkin joitain käytännön ideoita NISQ-tietokoneille, joita aiomme kokeilla. Tekemällä tämän saavutamme parempia optimointimenetelmiä ja tarkempia fysiikan simulaatioita - vaikka totuuden mukaan emme ole aivan varmoja menestyksestä. Mutta NISQ-tekniikalla on silti mielenkiintoista nähdä, mitä se voi tehdä. Luotanettä kvantitietokoneet muuttavat ennemmin tai myöhemmin yhteiskuntamme - vaikka tämä olisi tulevaisuuden kysymys.
Perustein vuoden 2012 artikkelissa, jossa kehitin termin”kvantti ylivalta”,”millainen on hallita suurten kvanttijärjestelmiä? Vain "erittäin vaikea" tai "naurettavan vaikea"? Jos entinen, pari vuosikymmenen kovan työn jälkeen voimme hyvinkin menestyä. Jos jälkimmäinen, niin se vie useita vuosisatoja, ja jopa silloin ei ole totta, että se toimii. " Google-tiimin viimeaikainen kehitys saa meidät uskomaan, että olemme tekemisissä ensimmäisen tapauksen kanssa - vain "erittäin vaikea". Jos näin on, tulevina vuosikymmeninä ilmestyy runsaasti kvantitekniikoita.
James O'Brien