Google утверждает, что его квантовый процессор решил проблему за 200 секунд, тогда как для обычного процессора 2019 это заняло бы 10000 лет.
В новом исследовании, опубликованном на этой неделе, инженеры Google утверждают, что они первыми достигли «квантового вычислительного превосходства». Мифологически звучащий термин описывает преодоление порога, в котором квантовые компьютеры могут делать то, чего не могут обычные компьютеры.
Трудно понять, как работают квантовые компьютеры, но если бы мы упростили вещи, суть была бы в том, что цифровые компьютеры требуют, чтобы данные были закодированы в двоичные цифры (биты), каждый из которых всегда находится в одном из двух определенных состояний (0 или 1), тогда как квантовые компьютеры используют кубиты, также известные как квантовые биты.
Кубит - это квантовый аналог цифрового бита, который кодирует информацию в 1 и 0. Принципиальное отличие состоит в том, что квантовый бит может существовать в обоих состояниях одновременно из-за квантовой причуды, называемой суперпозицией.
Это все равно, что сказать, что выключатель одновременно включен и выключен или что вода одновременно течет и не течет по трубе одновременно, что в повседневной жизни абсолютно бессмысленно, но в квантовой области мало все разумно.
Два кубита могут выполнять операции над четырьмя значениями, три над восемью значениями и т. Д. В степени двух Современные компьютеры имеют миллионы транзисторов. Теперь представьте квантовые логические врата, которые работают с миллионами кубитов. Вычислительная сила была бы неслыханной.
Поле все еще находится в зачаточном состоянии, но были проведены эксперименты, в которых квантовые вычислительные операции выполнялись на очень небольшом числе кубитов. Проблема заключается в разработке квантового компьютера, для которого кубиты не выходят из строя из-за декогеренции, вызванной вибрациями, колебаниями температуры, электромагнитными волнами и другими взаимодействиями с внешней средой, что в конечном итоге разрушает экзотические квантовые свойства компьютера.
В новой статье исследователи Google объявили об огромном прорыве. Они утверждают, что их 54-кубитовый квантовый процессор, известный как Sycamore, смог решить проблему генерации случайных чисел в течение 200 секунд, тогда как для нормальной машины потребовалось бы 10000 лет.
«Эта демонстрация квантового превосходства над ведущими сегодня классическими алгоритмами на ведущих мировых суперкомпьютерах является действительно замечательным достижением», - написал Вильям Оливер, исследователь компьютеров из Массачусетского технологического института, в комментарии к открытию. Оливер сказал, что это открытие находится на том же уровне, что и первый пилотируемый полет братьев Райт в начале 20-го века.
«Их самолет не был первым воздушным транспортным средством, которое полетело, и это не решило никакой насущной транспортной проблемы», написал Оливер.
«То, что представляло собой событие, а не то, что оно практически достигло, было первостепенным. И так же и с этим первым докладом о квантовом вычислительном превосходстве ».
Есть также критики, которые высказали скептицизм. Исследователи из IBM, которая имеет собственное передовое подразделение по квантовым вычислениям, говорят, что производительность Sycamore была чрезмерно завышена. Собственные расчеты IBM показывают, что обычному компьютеру потребуется около 2,5 лет, чтобы соответствовать достижениям Sycamore, а не 10000, как утверждает Google. Таким образом, говорят они, претензии Google полностью преувеличены.
«Поскольку первоначальный смысл термина« квантовое превосходство »… заключался в описании точки, в которой квантовые компьютеры могут делать то, чего не могут классические компьютеры, этот порог не был достигнут», - написали они.
Еще одна вещь, над которой стоит поработать, это то, что эта машина, хотя и очень впечатляющая, еще далека от практичности. Платан по-прежнему генерирует ошибки, и для их исправления квантовый компьютер должен был бы кодировать один более устойчивый кубит («логический» кубит) в несколько менее надежных кубитов («физических» кубитов) - это позволило бы машине поддерживать квантовые состояния для более длительных времен.
76 авторов Google, которые опубликовали новое исследование, однако, очень оптимистичны. «Мы всего лишь один творческий алгоритм от ценных краткосрочных приложений», - написали они.