Ось чому квантова перевага має значення

Після кількох тижнів спекуляцій мегакорпорація Google стверджує, що досягла «квантового переваги» в статті, опублікованій в престижному журналі Nature.

Чому тебе це повинно хвилювати? І що таке квантове перевагу в першу чергу? Нумо зробімо пару кроків назад.

В опублікованій сьогодні статті вчені з Google AI стверджували, що їх квантовий комп'ютер — «Сікамор» — був здатний виконати завдання, пов'язану з перевіркою випадковості великих чисел, всього за три хвилини і двадцять секунд. За їх словами, найпотужнішого суперкомп'ютера у світі буде потрібно 10000 років, щоб виконати ту ж задачу.

Класичні комп'ютери — будь-яке обладнання від вашого ноутбука до суперкомп'ютерів розміру складу — працюють тільки з одиницями і нулями. Але квантові комп'ютери, такі як Sycamore, використовують замість цього квантові біти, зазвичай відомі як кубіти, для виконання своїх обчислень. Замість того, щоб застрягти з двома можливостями для одного біта, кубіт може бути як нулем, так і одним одночасно.

Це означає, що потужність обчислень зростає експоненціально, чим більше у вас кубітів. Згідно 52-кілобітах, квантовий комп'ютер Google Sycamore може одночасно переглядати 10 мільйонів мільярдів станів, згідно з завантаженим сьогодні Google відео на цю тему. Це до чорта багато математики.

Так що ж робить Sycamore більш ефективним, ніж класичний комп'ютер?

Американський фізик-теоретик Джон Прескіллу вперше ввів термін «квантове перевагу» ще у 2012 році. У колонці для Quanta Magazine, опублікованій раніше в цьому місяці, він визначив його як «точку, в якій квантові комп'ютери можуть робити те, чого не можуть класичні комп'ютери». незалежно від того, чи корисні ці завдання ».

Важливо відзначити, що квантове перевагу не означає, що квантовий комп'ютер може вирішити задачу, яка неможлива для класичного комп'ютера.

«За наявності достатньої кількості часу ... класичні комп'ютери і квантові комп'ютери можуть вирішувати одні й ті ж проблеми», — сказав Томас Вонг з Крейтонського університету в інтерв'ю Quanta Magazine.

Відзначаючи, що термін «квантове перевагу», ймовірно, призведе до «надмірного поданням про стан квантової технології», Прескіллу привітав Google з «видатними досягненнями в експериментальній фізиці», назвавши його «свідченням швидкого темпу прогресу в апаратне забезпечення для квантових обчислень.

Коротко кажучи, довівши перевагу квантового комп'ютера, ми тепер здатні розв'язувати деякі складні проблеми набагато швидше, ніж раніше. Фармацевтичні компанії могли б використовувати цю технологію для розробки надзвичайно складних з'єднань, які могли б використовуватися в медицині. Фінансове моделювання може використовувати квантові обчислення для визначення тенденцій ринку.

Крім того, квантові комп'ютери теоретично можуть зламати сучасні стандарти шифрування з безпрецедентними обчислювальними можливостями.

Але це все умоглядно. Провідні дослідники досі не знайшли точних варіантів використання цих потужних і сумнозвісних комп'ютерів.

І саме тому результати Google повинні бути отримані зі здоровою дозою солі: Sycamore вирішує надзвичайно специфічне завдання надзвичайно специфічним способом.

«Коротко кажучи, квантовий комп'ютер виконав довільно обрану послідовність інструкцій, а потім були виміряні всі кубіти, щоб отримати рядок вихідного біта», — написав Прескіллу у своїй колонці. «Це квантове обчислення має дуже невелику структуру, що ускладнює підтримку класичного комп'ютера, але також означає, що відповідь не дуже інформативний».

Найбільший конкурент Google у квантовому просторі, IBM, опублікував статтю за два дні до публікації, в якій розкритикував досягнення.

Стверджувалося, що «ідеальне моделювання тієї ж завдання може бути виконано в класичній системі за 2,5 дня і з набагато більшою точністю».

Це значною мірою пов'язано з певними параметрами, які, на думку IBM, експеримент Google ігнорував, включаючи «рясне дисковий простір» та інші «відомі методи оптимізації».

Перевага чи ні, міць квантових комп'ютерів, ймовірно, настільки ж значна, наскільки і можливі варіанти її використання. Відповідно до опублікованого сьогодні повідомленням в блозі, команда Google вже працює над «короткостроковими програмами», включаючи «моделювання квантової фізики і квантової хімії, а також нові додатки в області генеративного машинного навчання».

Крім цих додатків, Google довів, що його квантовий комп'ютер дійсно хороший для вихлюпування випадкових чисел. Це може здатися не так багато, але випадковість може бути надзвичайно корисна в інформатиці.

Preskill вважає, що до того, як квантові комп'ютери нададуть «трансформує вплив на суспільство», ще далеко, але у Google переломний момент міг би закласти фундамент абсолютно нової ери обчислень, яка могла б зробити що завгодно від проєктування нових матеріалів до ефективних добрив — якщо вірити Google.

Джерела: Quanta Magazine