Raksts ir minējums par kvantu datora īpašībām, ko paziņojis Google. Uzņēmums apgalvo, ka "kvantu dators spēja paveikt to, ko mūsdienu datori prasītu tūkstošiem gadu". Žurnāls uzdod jautājumu: vai Google komanda saprot automašīnu, kuru viņi izveidoja? Un vai viņa "neoptimizēs" cilvēku?
Nesenā Google Quantum Computing Lab rakstā tiek paziņots, ka uzņēmums ir sasniedzis kvantu pārākumu. Tā ir tikai saruna, bet ko tas viss nozīmē?
2012. gadā es izgudroju terminu “kvantu pārākums” līdz vietai, kurā kvantu datori var darīt to, ko klasiskie datori nespēj, neatkarīgi no uzdevumu lietderības. Ar šo jauno terminu es gribēju uzsvērt, kādā vēsturiski nozīmīgā laikā mēs dzīvojam. Ir gods dzīvot informācijas tehnoloģiju attīstības laikmetā, kas balstās uz kvantu fizikas principiem.
Termins "kvantu pārākums" - un patiešām pati parādība - ir izraisījis daudz diskusiju. Un divu iemeslu dēļ uzreiz. Pirmkārt, vārds "pārākums" no politiskā viedokļa izklausās slikti - tas izsauc pretīgas asociācijas ar "balto pārākumu". Otrkārt, šis termins tikai saasina vispārējo kvantu tehnoloģiju hype, un to jau ir par daudz. Es joprojām paredzēju otro, bet pirmo pilnībā nokavēju. Lai kā arī nebūtu, termins iestrēdzis, un tagad kvantu komanda Google to ir uzņēmusies ar entuziasmu.
Es galvā gāju pāri vēl dažiem variantiem, bet es tos visus noraidīju, nolemjot, ka "kvantu pārākums" vislabākajā veidā atspoguļo situāciju. Es pārdomāju arī "kvantu priekšrocības" - un arī šis termins tika lietots. Bet manai gaumei "pārākums" joprojām izklausās precīzāks un pārliecinošāks. Sacensībās viņi runā par priekšrocību pat tad, ja viens zirgs ir priekšā otram mazāk nekā ķermenis. Kvantu datora ātrums noteiktiem uzdevumiem ir vairākas reizes lielāks nekā klasiskais. Teorētiski vienalga.
Nesenais Google raksts to skaidri parāda. Izmantojot ierīci ar 53 kvitēm (klasiskā datora bitu kvantu analogi), viņi minūtēs varēja veikt kvantu aprēķinus, kas mūsdienu spēcīgākajiem superdatoriem prasītu tūkstošiem gadu. Ja tā ir taisnība, tad tas ir izcils sasniegums eksperimentālajā fizikā un pierādījums vēl nebijušai kvantu aparatūras attīstībai. Es sirsnīgi apsveicu visus eksperimenta dalībniekus.
Tomēr šeit ir nozveja. Google komanda atzīst, ka problēma, kuru viņu mašīna atrisināja ar pārsteidzošu ātrumu, tika rūpīgi izvēlēta, lai parādītu kvantu datora pārākumu. To atrisināt nav praktiskas jēgas. Īsāk sakot, kvantu dators izpildīja nejauši izvēlētu instrukciju secību, pēc kuras tika izmērīti visi kvīti, izejā saņemot bitu virkni. Tas ir ļoti mazas struktūras kvantu aprēķins. Jā, šāds uzdevums ir ārkārtīgi grūts klasiskajam datoram, taču arī atbilde nav ļoti jēgpilna.
Un tomēr rezultāts ir izcils. Pārbaudot, vai viņu kvantu datora izvade atbilst klasiskā superdatora izvadei (labi, ja vien darbība, protams, nenotiek tūkstošiem gadu), komanda apstiprināja, ka viņi saprot viņu ierīci un ka tā darbojas kā paredzēts. Tagad, kad esam noskaidrojuši, ka aparatūra darbojas, to var ielādēt ar noderīgākiem uzdevumiem.
Reklāmas video:
Kāpēc ir svarīgi pārbaudīt iekārtas darbību? Tā kā ir ļoti grūti precīzi kontrolēt kvantu datoru. Savā ziņā vienkāršs kvantu sistēmas apsvērums to neizbēgami pārkāpj - darbībā darbojas slavenais Heizenberga nenoteiktības princips. Tāpēc, ja mēs vēlamies izmantot šādu sistēmu informācijas glabāšanai un uzticamai apstrādei, mums tā ir jāsaglabā gandrīz ideālā gadījumā no ārpasaules. Tajā pašā laikā mums ir nepieciešams, lai kvadrāti mijiedarbotos savā starpā - mēs vēlamies apstrādāt datus. Turklāt mums ir jākontrolē sistēma no ārpuses un galu galā jāmēra kvadrāti, lai uzzinātu mūsu aprēķinu rezultātu. Ir ārkārtīgi grūti izveidot kvantu sistēmu, kas atbilstu visiem šiem kritērijiem. Lai sasniegtu pašreizējos rezultātus, bija nepieciešami daudzu gadu panākumi materiālu jomā,ražošana, izstrāde un kontrole.
Google sasniegums ir pagrieziena punkts lietišķo kvantu datoru attīstībā. Es domāju, ka nākamajam laikmetam ir nepieciešams atsevišķs nosaukums - un nāca klajā ar “trokšņaino vidējā līmeņa kvantu” jeb NISQ. Rhymes ar risku. “Vidējs līmenis” ir aptuveni tāds kvantu datoru lielums, kuri kļūst arvien pieejamāki. Ar šādu ātrumu viņi drīz varēs veikt uzdevumus, kas ir pārāk smagi mūsdienu superdatoriem. "Trokšņains" uzsver nepilnīgu kontroli un no tā izrietošās kļūmes un kļūdas, kas laika gaitā uzkrājas. Pagaidām mēs nevaram veikt ilgu aprēķinu - maz ticams, ka pareizā atbilde mums spīdēs.
Google komanda ir pierādījusi, ka ir iespējams uzbūvēt pietiekami lielu un precīzu kvantu mašīnu, lai atrisinātu iepriekš neiespējamos uzdevumus. To uzskatīsim par jauna laikmeta sākumu - trokšņainu vidēja līmeņa kvantu jeb NISQ laikmetu.
Kas notiks tālāk? Protams, Google un citi aparatūras ražotāji cer atrast savu kvantu ierīču praktiskus pielietojumus. Jaudīgāks kvantu dators palīdzēs zinātniekiem izstrādāt jaunus materiālus un ķīmiskus savienojumus vai uzlabot mašīnmācīšanās rīkus, bet trokšņains kvantu dators ar dažiem simtiem kvitu nedarīs neko labu. Tomēr mums ir dažas praktiskas idejas NISQ datoriem, kuras mēs izmēģināsim. To darot, mēs panāksim labākas optimizācijas metodes un precīzākas fizikas simulācijas - lai gan patiesībā mēs neesam pārliecināti par panākumiem. Bet joprojām būs interesanti spēlēt ar NISQ tehnoloģiju, lai redzētu, ko tā var darīt. Es rēķinoska kvantu datori agrāk vai vēlāk pārveidos mūsu sabiedrību - pat ja tas ir nākotnes jautājums.
2012. gada rakstā, kurā es izveidoju terminu “kvantu pārākums”, es argumentēju: “Kā ir pārvaldīt liela mēroga kvantu sistēmas? Tikai "ļoti grūti" vai "smieklīgi grūti"? Ja bijušais, tad pēc pāris smagu darbu gadu desmitiem mums var gūt panākumus. Ja pēdējais, tad tas prasīs vairākus gadsimtus, un pat tad nav fakts, ka tas darbosies. " Nesenie Google komandas sasniegumi liek mums uzskatīt, ka mēs risinām pirmo lietu - vienkārši “ļoti grūti”. Ja tā, tad nākamajās desmitgadēs parādīsies kvantu tehnoloģiju pārpilnība.
Džeimss O'Braiens