Google опубликовал статью в научном журнале Nature. Он показал квантовый процессор Sycamore и то, как он может выполнять целевые вычисления за 200 секунд. По мнению Google, это большое дело, потому что, по их мнению, самому быстрому компьютеру в мире в настоящее время потребуется 10 000 лет, чтобы выполнить тот же расчет. Способность квантового компьютера выполнять задачу, которая практически невозможна с традиционным компьютером, является квантовым превосходством.
Все, что вы делаете на компьютере, в конечном итоге преобразуется в 0 и 1 и представлено в битах, где каждый бит может быть либо 0, либо 1. В квантовом компьютере этот фундаментальный аспект меняется. Квантовый компьютер использует квантовые биты или кубиты, которые могут одновременно представлять 0 и 1. Квантовый компьютер может сделать это, применяя ключевые концепции квантовой механики: наложение и запутанность. Наложение - это явление, которое позволяет квантовым компьютерам одновременно находиться в нескольких состояниях (как 0, так и 1).
Только когда кубит окончательно измерен для проверки результата вычислений, он схлопывается до 1 или 0. Чип Sycamore, разработанный Google, использует 53-кубитный процессор, который может одновременно удерживать 2x3 состояния. Теоретически 100-кубитный квантовый компьютер мог бы быть мощнее всех суперкомпьютеров на планете вместе взятых.
Запутанность - еще одна важная особенность, которая отличает квантовую от классической. Это явление позволяет парам квантовых битов быть взаимосвязанными таким образом, что изменение состояния одного влияет на состояние другого.
Наложение и запутанность делают квантовые вычисления значительно и экспоненциально быстрее, чем традиционные машины. В то время как в традиционной машине удвоение количества битов удваивает вычислительную мощность, в квантовом компьютере удвоение количества кубитов приводит к экспоненциальному увеличению вычислительной мощности.
Простое выражение этой концепции - посмотреть, как оба компьютера находят правильный путь через лабиринт. Классическая машина пробует каждый путь один за другим, пока не встретит правильный путь, позволяющий выйти из лабиринта. Квантовый компьютер пробует все пути одновременно и мгновенно обеспечивает правильный путь.
Состояние квантовой суперпозиции чрезвычайно хрупкое. В любой момент возмущения (или шумы), такие как небольшие изменения вибрации или температуры, могут привести к интерференции и нарушению квантового поведения. Это называется декогеренцией. Вот почему квантовые процессоры строятся в помещениях с контролируемой средой и переохлаждением. Однако следует отметить, что эти контролируемые среды не полностью исключают возможность ошибок.
Генеральный директор Google Сундар Пичаи дал интервью после публикации статьи, заявив, что «настоящий ажиотаж по поводу квантов заключается в том, что Вселенная в своей основе работает квантовым образом, поэтому вы сможете лучше понять природу». Однако на самом деле никто не знает, что нам готовят квантовые вычисления, пока они не станут более доступными.
