See artikkel on Google'i teadaanne kvantarvuti omaduste kohta. Ettevõtte väitel oli "kvantarvuti võimeline teostama seda, mida tänapäevased arvutid oleks võtnud tuhandeid aastaid". Ajakiri esitab küsimuse: kas Google'i meeskond mõistab nende loodud autot? Ja kas ta ei "optimeeri" inimest?
Google'i Quantum Computing Labi hiljutises artiklis teatatakse, et ettevõte on saavutanud kvant ülemvõimu. See on lihtsalt jutt, aga mida see kõik tähendab?
2012. aastal kehtestasin mõiste „kvantülemus“selleks, et kvantarvutid saaksid teha seda, mida klassikalised arvutid ei suuda - ja hoolimata ülesannete kasulikkusest. Selle uue terminiga soovisin rõhutada, millises ajalooliselt olulises ajahetkes me elame. On au elada infotehnoloogia arengu ajastul, mis põhineb kvantfüüsika põhimõtetel.
Mõiste "kvantitatiivsus" - ja tõepoolest nähtus ise - on põhjustanud palju poleemikat. Ja seda kahel põhjusel korraga. Esiteks kõlab sõna "üleolek" poliitilisest aspektist halvasti - see kutsub esile halvustavaid seoseid "valge üleolekuga". Teiseks, see termin ainult süvendab üldist hüpe kvanttehnoloogiate ümber ja seda on juba liiga palju. Ma nägin veel teist ette, kuid esimesest jäin täiesti ilma. Olgu kuidas on, termin takerdus ja nüüd on Google'i kvantimeeskond selle entusiasmiga üles võtnud.
Käisin veel paar võimalust peas, kuid lükkasin need kõik tagasi, otsustades, et "kvantülemus" peegeldab olukorda parimal viisil. Samuti mõtisklesin "kvantieelise" üle - ja ka see termin tuli kasutusele. Kuid minu maitse jaoks kõlab "üleolek" ikkagi täpsemini ja veenvamalt. Võistlustel räägivad nad eelisest isegi siis, kui üks hobune on teisest ees vähem kui keha. Kvantarvuti kiirus teatud ülesannete jaoks on mitu korda suurem kui klassikalisel. Teoorias igatahes.
Hiljutine Google'i artikkel illustreerib seda selgelt. Kasutades seadet, milles oli 53 kbitti (klassikalise arvuti bittide kvantanaloogid), suutsid nad minutitega läbi viia kvantarvutused, mis tänapäeva võimsaimate superarvutite jaoks kuluks tuhandeid aastaid. Kui see on tõsi, siis on see silmapaistvaks saavutuseks eksperimentaalfüüsikas ja tõenduseks kvantriistvara enneolematu arengu kohta. Kiidan südamest kõiki katses osalejaid.
Siiski on siin saak. Google'i meeskond tunnistab, et probleem, mille nende masin lahendas hämmastava kiirusega, valiti hoolikalt kvantarvuti paremuse demonstreerimiseks. Selle lahendamisel pole praktilist mõtet. Lühidalt, kvantarvuti täitis juhuslikult valitud käskude jada, mille järel kõik vbitid mõõdeti, saades väljundis bitistringi. See on väga väikese struktuuri kvantarvutus. Jah, selline ülesanne on klassikalise arvuti jaoks äärmiselt keeruline, kuid ka vastus pole eriti sisukas.
Ja sellegipoolest on tulemus silmapaistev. Kontrollides, kas nende kvantarvuti väljund vastab klassikalise superarvuti väljundile (noh, kui muidugi ei toimu muidugi tuhandeid aastaid), kinnitas meeskond, et nad saavad nende seadmest aru ja see töötab ootuspäraselt. Nüüd, kui oleme aru saanud, et riistvara töötab, saab seda laadida kasulikemate ülesannetega.
Reklaamvideo:
Miks on oluline kontrollida seadmete toimivust? Sest kvantarvutit on väga raske täpselt juhtida. Mõnes mõttes rikub kvantisüsteemi lihtne arvestamine seda paratamatult - kuulus Heisenbergi määramatuse põhimõte tegevuses. Seetõttu, kui soovime sellist süsteemi kasutada teabe salvestamiseks ja usaldusväärseks töötlemiseks, peame selle peaaegu ideaaljuhul välismaailmast eraldama. Samal ajal vajame üksteisega suhtlemiseks viktoone - tahame andmeid töödelda. Lisaks peame süsteemi kontrollima väljastpoolt ja mõõtma lõpuks kviteid, et teada saada meie arvutuste tulemus. Kõigile neile kriteeriumidele vastavat kvant-süsteemi on äärmiselt keeruline luua. Praeguste tulemuste saavutamiseks kulus materjalide valdkonnas aastaid edusamme,tootmine, arendamine ja kontroll.
Google'i saavutus on verstapost rakenduslike kvantarvutite arendamisel. Arvasin, et eelseisv ajastu vajab eraldi nime - ja tulid välja "mürarikka kesktaseme kvant" või NISQ. Rhymes with risk. “Keskmine tase” on umbes kvantarvutite suurus, mis muutuvad taskukohasemaks. Selle kiirusega saavad nad peagi täita ülesandeid, mis on tänapäeva superarvutitele liiga rasked. "Lärmakas" rõhutab ebatäiuslikku kontrolli ja sellest tulenevaid tõrkeid ja vigu, mis aja jooksul kogunevad. Pikka arvutust ei saa me veel läbi viia - õige vastus meile tõenäoliselt ei paista.
Google'i meeskond on tõestanud, et kvantmasinat on võimalik ehitada piisavalt suureks ja täpseks, et lahendada varem võimatuid ülesandeid. Vaatleme seda uue ajastu alguseks - lärmakate kesktaseme kvantide ehk NISQ ajastuks.
Mis saab edasi? Muidugi loodavad Google ja teised riistvaratootjad oma kvantseadmetele praktilist kasutust leida. Võimsam kvantarvuti aitab teadlastel välja töötada uusi materjale ja keemilisi ühendeid või täiustada masinõppe tööriistu, kuid mürarikas kvantarvuti, mis koosneb mõnesajast kvbitist, annab vähe kasu. Siiski on meil NISQ-arvutitele mõned praktilised ideed, mida proovime proovida. Sellega saavutame paremaid optimeerimismeetodeid ja täpsemaid füüsikalisi simulatsioone - ehkki tegelikult pole me edus päris kindlad. Kuid ikkagi on huvitav NISQ-tehnoloogiaga mängida, et näha, mida see teha saab. Ma arvestanet kvantarvutid muudavad varem või hiljem meie ühiskonda - isegi kui see on tuleviku küsimus.
2012. aasta artiklis, kus lõin mõiste „kvantülemus“, mõtlesin ma: „Kuidas on suuremahuliste kvantsüsteemide haldamine? Lihtsalt "väga raske" või "naeruväärselt raske"? Kui endine, siis võib meil pärast paarikümneaastast rasket tööd see õnnestuda. Kui viimane, siis võtab see mitu sajandit ja isegi siis pole tõsiasi, et see töötab. " Google'i meeskonna hiljutised edusammud panevad meid uskuma, et tegemist on esimese juhtumiga - lihtsalt "väga raske". Kui jah, ilmub järgmistel kümnenditel arvukalt kvanttehnoloogiaid.
James O'Brien
