Google a făcut doar un salt cuantic în informatică. Folosind un computer cuantic de ultimă generație al companiei, numit Sycamore, Google a revendicat „supremația cuantică” asupra celor mai puternice supercomputere din lume, rezolvând o problemă considerată practic imposibilă pentru mașinile normale.
Calculatorul cuantic a completat calculul complex în 200 de secunde. Același calcul ar avea nevoie chiar și de cei mai puternici supercomputeri de aproximativ 10.000 de ani până la final, echipa de cercetători, condusă de John Martinis, un fizician experimental la Universitatea din California, Santa Barbara, a scris în studiul lor publicat miercuri (23 octombrie) în revista Nature.
"Este probabil ca timpul de simulare clasic, estimat în prezent la 10.000 de ani, să fie redus prin hardware și algoritmi clasici îmbunătățiți", a spus Brooks Foxen, un cercetător universitar absolvent în laboratorul lui Martinis. „Dar, în condițiile în care, în prezent, suntem de 1,5 trilioane de ori mai rapid, ne simțim confortabil, susținând această realizare”, a adăugat el, referindu-se la supremația computerelor cuantice.
Calculatoarele cuantice profită de fizica neplăcută a mecanicii cuantice pentru a rezolva probleme care ar fi extrem de dificile, dacă nu chiar imposibile, pentru rezolvarea computerelor clasice, bazate pe semiconductor.
Calculul pe care Google a ales să-l cucerească este echivalentul cuantic al generarii unei liste foarte lungi de numere aleatorii și verificării valorilor acestora de un milion de ori. Rezultatul este o soluție care nu este deosebit de utilă în afara lumii mecanicii cuantice, dar are implicații mari pentru puterea de procesare a unui dispozitiv.
Forța incertitudinii
Calculatoarele obișnuite efectuează calcule folosind „biți” de informații, care, ca și comutatoarele de pornire și oprire, pot exista doar în două stări: fie 1 sau 0. Calculatoarele cuantice folosesc biți cuantici, sau „qubits”, care pot exista atât ca 1 și 0 simultan. Această consecință bizară a mecanicii cuantice este numită stare de suprapunere și este cheia avantajului computerului cuantic față de computerele clasice.
De exemplu, o pereche de biți poate stoca doar una din cele patru combinații posibile de stări (00, 01, 10 sau 11) la un moment dat. O pereche de qubits poate stoca toate cele patru combinații simultan, deoarece fiecare qubit reprezintă ambele valori (0 și 1) în același timp. Dacă adăugați mai multe qubits, puterea computerului dvs. crește exponențial. Trei qubits stochează opt combinații, patru qubits stochează 16 și așa mai departe. Noul computer Google cu 53 de cbite poate stoca 253 de valori sau mai mult de 10.000.000.000.000.000 (10 sferturi) combinații. Acest număr devine și mai impresionant atunci când o altă proprietate fundamentală și la fel de bizară a mecanicii cuantice intră în spectacol: stările încurcate.
Într-un fenomen descris de Albert Einstein drept „acțiune înspăimântătoare la distanță”, particulele care au interacționat la un moment dat în timp se pot încurca. Aceasta înseamnă că măsurarea stării unei particule vă permite să cunoașteți simultan starea celeilalte, indiferent de distanța dintre particule. În cazul în care qubits-urile unui computer cuantic sunt încurcate, toate pot fi măsurate simultan.
Calculatorul cuantic al Google este format din circuite microscopice din metal supraconductor, care încurcă 53 de biți într-o stare de suprapunere complexă. Qubiturile încurcate generează un număr aleatoriu între zero și 253, dar datorită interferenței cuantice, unele numere aleatorii apar mai mult decât altele. Când computerul măsoară aceste numere aleatorii de milioane de ori, un model apare din distribuția lor inegală.
"Pentru calculatoarele clasice, este mult mai dificil să calculăm rezultatul acestor operațiuni, deoarece necesită calcularea probabilității de a fi în oricare dintre cele 253 de stări posibile, în care 53 provine din numărul de cabluri - scalarea exponențială este motivul pentru care oamenii sunt interesați de calculul cuantic pentru a începe ”, a spus Foxen.
Profitând de proprietățile ciudate ale înțelegerii și superpoziției cuantice, laboratorul lui Martinis a produs acest model de distribuție folosind cipul Sycamore în 200 de secunde.
Pe hârtie, este ușor de arătat de ce un computer cuantic ar putea depăși calculatoarele tradiționale. Demonstrarea sarcinii în lumea reală este o altă poveste. În timp ce calculatoarele clasice pot stiva milioane de biți de funcționare în procesoarele lor, computerele cuantice se străduiesc să crească numărul de bituri cu care pot opera. Qubit-urile încurcate devin deblocate după perioade scurte și sunt susceptibile la zgomot și erori.
Cu toate că această realizare Google este cu siguranță un obiect în lumea computerelor cuantice, domeniul este încă la început și calculatoarele cuantice practice rămân departe la orizont, au spus cercetătorii.
- Fotografii: numere mari care definesc universul
- 9 numere care sunt mai reci decât Pi
- 8 moduri în care poți vedea teoria Einstein a relativității în viața reală
