Crestostatul suprem cuantic al Google, cu computerul cuantic Sycamore în interior.
(Imagine: © Erik Lucero / Google)
Tocmai am intrat în vârsta de supremația cuantică, sugerează un nou studiu.
Pentru prima dată, un computer cuantic a rezolvat o problemă pe care un computer tradițional, în toate scopurile practice, nu o poate, au raportat cercetătorii astăzi (23 octombrie) în jurnalul Nature.
"Un calcul care ar dura 10.000 de ani pe un supercomputer clasic a luat 200 de secunde pe computerul nostru cuantic", co-autorul studiului Brooks Foxen, un student universitar cercetător în fizică la Google AI Quantum în Mountain View și la Universitatea din California, Santa Barbara, a spus într-o declarație.
„Este probabil ca timpul de simulare clasic, estimat în prezent la 10.000 de ani, să fie redus prin hardware și algoritmi clasici îmbunătățiți, dar, în condițiile în care suntem în prezent de 1,5 trilioane de ori mai rapide, ne simțim confortabil să susținem această realizare”, a adăugat Foxen.
Calculatoarele cuantice stochează informații folosind particule subatomice, care se comportă după reguli foarte diferite decât cele care guvernează lumea noastră macro. De exemplu, particulele cuantice pot exista într-o "superpoziție" a două stări diferite în același timp, iar particulele pot fi separate prin ani-lumină, dar încă mai sunt "încurcate, „afectându-și reciproc proprietățile.
Această ciudățenie este esențială pentru incredibilul potențial potențial calculul cuantic. Din cauza fenomenului de suprapunere, computerele cuantice pot stoca și manipula mult mai multe informații pe unitatea de volum decât computerele tradiționale, care codifică informația într-un mod binar folosind 0s și 1s. (Apropo, unitatea de bază a informației dintr-un sistem de calcul cuantic, este cunoscută sub denumirea de qubit, care este scurtă pentru „bit quantum”).
Noul studiu ne oferă un gust al acestei puteri. Echipa de cercetare, condusă de Frank Arute, de la Google AI Quantum, a folosit un computer cuantic numit Sycamore, care conținea 53 de cabluri funcționale (plus unul care nu funcționa corect).
Oamenii de știință au înfășurat cele 53 de scaune într-o stare de suprapunere complexă, apoi au făcut ca Sycamore să îndeplinească o sarcină asemănătoare cu generarea cu număr aleatoriu. Rezultatele au fost apoi comparate cu simulările efectuate pe supercomputerul Summit la Laboratorul Național Oak Ridge din Tennessee.
"Summit este, în prezent, principalul supercomputer din lume, capabil să efectueze aproximativ 200 de milioane de miliarde de operații pe secundă", a scris William Oliver, fizician la Massachusetts Institute of Technology. însoțind piesa „Știri și vizualizări” în aceeași problemă a Naturii.
"Cuprinde aproximativ 40.000 de unități de procesare, fiecare conținând miliarde de tranzistoare (comutatoare electronice) și are 250 de milioane de gigabyte de stocare. Aproximativ 99% din resursele Summit-ului au fost utilizate pentru efectuarea eșantionării clasice", a adăugat Oliver, care nu a fost implicat. în noul studiu.
După cum a menționat Foxen, Sycamore a terminat în aproximativ 3,5 minute, iar lucrările Summit-ului au sugerat că chiar și cel mai puternic supercomputer tradițional va trebui să încerce problema peste 10.000 de ani.
„Această demonstrație a supremației cuantice față de algoritmii clasici de top din ziua de azi pe supercomputerele cele mai rapide din lume este cu adevărat o realizare remarcabilă și un punct de reper pentru calculul cuantic”, a adăugat Oliver. "În mod experimental, sugerează că calculatoarele cuantice reprezintă un model de calcul care este fundamental diferit de cel al computerelor clasice. De asemenea, combate criticile cu privire la controlabilitatea și viabilitatea calculului cuantic într-un spațiu de calcul extraordinar de mare (care conține cel puțin cele 253 de stări utilizate aici ).“
(Nu toată lumea este de acord cu faptul că noua lucrare raportează într-adevăr „supremația”. De exemplu, cercetătorii de la IBM susțin că sarcina îndeplinită de Sycamore se află la îndemâna unui computer clasic. "Susținem că o simulare ideală a aceleiași sarcini poate să fie efectuat pe un sistem clasic în 2,5 zile și cu o fidelitate mult mai mare ", au scris trei oameni de știință IBM într-o postare pe blog pe 21 octombrie." Aceasta este de fapt o estimare conservatoare, în cel mai rău caz, și ne așteptăm ca cu rafinări suplimentare costul clasic al simulării poate fi redus în continuare. ")
Oliver a subliniat, totuși, că mai trebuie depusă o muncă considerabilă înainte ca computerele cuantice să devină o parte importantă din viața noastră de zi cu zi. De exemplu, a scris el, cercetătorii vor trebui să dezvolte noi algoritmi care să poată lucra cu procesoarele cuantice predispuse la erori, care vor fi disponibile în viitorul apropiat. Și, pentru a face tehnologia viabilă comercial pe termen lung, oamenii de știință vor trebui să elaboreze protocoale solide pentru corectarea erorilor cuantice.
- Fizicienii timp invers pentru particule mici în interiorul unui computer cuantic
- Date nefericite: într-o primă comunicare cuantică sigură este testată prin microsatelit
- Noul supercomputer va răspândi continentele, va outrace cel mai rapid din lume
Nota editorului: Această poveste a fost actualizată pe 24 octombrie pentru a include gânduri ale oamenilor de știință IBM care nu cred că noul studiu demonstrează supremația cuantică.
Cartea lui Mike Wall despre căutarea vieții extraterestre ",Acolo"(Grand Central Publishing, 2018; ilustrat de Karl Tate), este acum. Urmați-l pe Twitter @michaeldwall. Urmăriți-ne pe Twitter @Spacedotcom sau Facebook.
