Квантовият върховен криостат на Google, с квантовия компютър Sycamore вътре.
(Изображение: © Erik Lucero / Google)
Току-що навлязохме в ерата на квантово надмощие, сочи ново проучване.
За първи път квантовият компютър е решил проблем, който традиционният компютър, за всички практически цели, не може, съобщиха днес изследователи (23 октомври) в списание Nature.
„Изчисленията, които биха отнели 10 000 години на класически суперкомпютър, отнеха 200 секунди на нашия квантов компютър“, съавторът на проучването Брукс Фоксен, дипломиран изследовател по физика в Google AI Quantum в Mountain View и Калифорнийския университет в Санта Барбара, се казва в изявление.
„Вероятно е класическото време за симулация, което в момента се изчислява на 10 000 години, да бъде намалено от подобрените класически хардуер и алгоритми, но тъй като в момента сме 1,5 трилиона пъти по-бързи, се чувстваме комфортно да предявим претенции за това постижение“, добави Фоксен.
Квантовите компютри съхраняват информация, използвайки субатомни частици, които се държат по много различни правила от тези, които управляват нашия макросвят. Например, квантовите частици могат да съществуват в "суперпозиция" на две различни състояния едновременно, а частиците могат да бъдат разделени от светлинни години, но все още да са "заплете, "засягащи свойствата на другите.
Тази странност е ключова за невероятната потенциална сила на квантови изчисления, Поради явлението суперпозиция, квантовите компютри могат да съхраняват и манипулират много повече информация на единица обем, отколкото традиционните компютри, които кодират информация по двоичен начин, използвайки 0s и 1s. (Между другото, основната единица информация в квантово-изчислителната система е известна като кубит, което е кратко за "квантов бит.")
Новото проучване ни дава вкус на тази сила. Изследователският екип, воден от Франк Аруте от Google AI Quantum, използва квантов компютър, наречен Sycamore, който включва 53 функционални кубита (плюс един, който не работи правилно).
Учените включиха тези 53 кубита в сложно състояние на суперпозиция, а след това Sycamore да изпълни задача, близка до генерирането на произволни числа. След това резултатите бяха сравнени със симулации, проведени на суперкомпютъра Summit в Националната лаборатория Oak Ridge в Тенеси.
"В момента Summit е водещият суперкомпютър в света, способен да извърши около 200 милиона милиарда операции в секунда", пише Уилям Оливър, физик от Масачузетския технологичен институт. придружаващо парче „Новини и гледни точки“ в същия брой на Nature.
"Той се състои от около 40 000 процесорни единици, всеки от които съдържа милиарди транзистори (електронни превключватели) и има 250 милиона гигабайта за съхранение. Приблизително 99% от ресурсите на Summit са били използвани за извършване на класическата извадка", добави Оливър, който не участва в новото изследване.
Както Фоксен отбеляза, Sycamore приключи за около 3,5 минути, а работата на срещата на върха предложи, че дори най-мощният традиционен суперкомпютър ще трябва да дъвче проблема за около 10 000 години.
„Тази демонстрация на квантово надмощие над водещите класически алгоритми на най-бързите суперкомпютри в света е наистина забележително постижение и крайъгълен камък за квантовите изчисления“, добави Оливър. „Експериментално се предполага, че квантовите компютри представляват модел на изчисления, коренно различен от този на класическите компютри. Освен това той се бори с критиките относно контролируемостта и жизнеспособността на квантовите изчисления в изключително голямо изчислително пространство (съдържащо поне 253 състояния, използвани тук ). "
(Не всички са съгласни, че новият документ наистина отчита "надмощие". Например, изследователи от IBM твърдят, че задачата, изпълнявана от Sycamore, е в рамките на обсега на класическия компютър. "Ние твърдим, че идеалната симулация на същата задача може да ще бъде извършена по класическа система за 2,5 дни и с много по-голяма вярност, "пишат трима учени от IBM в публикация в блог на 21 октомври." Това всъщност е консервативна, най-лоша оценка и очакваме, че с допълнителни уточнения класическата цена на симулацията може да бъде допълнително намалена. ")
Оливър също така подчерта, че все още трябва да се направи значителна работа, преди квантовите компютри да станат важна част от нашето ежедневие. Например, пише той, изследователите ще трябва да разработят нови алгоритми, които могат да работят с квантовите процесори, предразположени към грешки, които ще бъдат достъпни в близко бъдеще. И за да направят технологията търговска жизнеспособна през дългия път, учените ще трябва да разработят надеждни протоколи за коригиране на квантовите грешки.
- Физиците обратно време за малки частици вътре в квантов компютър
- Несъвместими данни: Първо, сигурни квантови комуникации се тестват чрез микросателит
- Новият суперкомпютър ще обхване континентите, изпревари най-бързите в света
Бележка на редактора: Тази история е актуализирана на 24 октомври, за да включва мисли от учени от IBM, които не смятат, че новото проучване демонстрира квантово надмощие.
Книгата на Майк Уол за търсенето на извънземен живот, "Навън"(Grand Central Publishing, 2018; илюстрирано от Карл Тейт), вече е аут. Следвайте го в Twitter @michaeldwall, Следвайте ни в Twitter @Spacedotcom или Facebook.
