Квантово-высший криостат Google с квантовым компьютером Sycamore внутри.
(Изображение: © Erik Lucero / Google)
Мы только что вошли в возраст квантовое превосходствоНовое исследование предлагает.
Впервые, квантовый компьютер решил проблему, которую традиционный компьютер для всех практических целей не может, исследователи сообщили сегодня (23 октября) в журнал Nature.
«Вычисление, которое заняло бы 10 000 лет на классическом суперкомпьютере, заняло 200 секунд на нашем квантовом компьютере», - соавтор исследования Брукс Фоксен, аспирант-исследователь по физике в Google AI Quantum в Маунтин-Вью и Калифорнийском университете в Санта-Барбаре, сказано в заявлении.
«Вполне вероятно, что время классического моделирования, которое в настоящее время оценивается в 10 000 лет, будет сокращено за счет улучшения классического оборудования и алгоритмов, но, поскольку в настоящее время мы работаем в 1,5 триллиона раз быстрее, мы чувствуем себя комфортно, претендуя на это достижение», - добавил Фоксен.
Квантовые компьютеры хранят информацию, используя субатомные частицы, которые ведут себя по совершенно другим правилам, чем те, которые управляют нашим макромиром. Например, квантовые частицы могут существовать в «суперпозиции» двух разных состояний одновременно, а частицы могут быть разделены световыми годами, но все же остаются »запутаннымивлияет на свойства друг друга.
Эта странность является ключом к невероятной потенциальной силе квантовые вычисления, Из-за явления суперпозиции квантовые компьютеры могут хранить и манипулировать гораздо большим количеством информации на единицу объема, чем традиционные компьютеры, которые кодируют информацию в двоичном виде, используя 0 и 1. (Кстати, базовая единица информации в квантово-вычислительной системе называется кубитом, что сокращенно означает «квантовый бит».)
Новое исследование дает нам вкус этой силы. Исследовательская группа, возглавляемая Фрэнком Аруте из Google AI Quantum, использовала квантовый компьютер Sycamore, в котором было 53 функциональных кубита (плюс один, который не работал должным образом).
Ученые запутали эти 53 кубита в сложное состояние суперпозиции, а затем Сикамор выполнил задачу, подобную генерации случайных чисел. Затем результаты сравнивались с результатами моделирования на суперкомпьютере Summit в Национальной лаборатории Ок-Риджа в штате Теннесси.
«Summit в настоящее время является ведущим в мире суперкомпьютером, способным выполнять около 200 миллионов миллиардов операций в секунду», - написал физик из Массачусетского технологического института Уильям Оливер. сопровождающая часть "Новости и Взгляды" в том же номере Nature.
«Он состоит из примерно 40 000 процессорных блоков, каждый из которых содержит миллиарды транзисторов (электронных коммутаторов) и имеет 250 миллионов гигабайт хранилища. Приблизительно 99% ресурсов Summit были использованы для выполнения классической выборки», - добавил Оливер, который не принимал участия в новом исследовании.
Как отметил Фоксен, Сикамор закончил примерно за 3,5 минуты, а работа на Саммите показала, что даже самый мощный традиционный суперкомпьютер должен будет решить эту проблему в течение примерно 10 000 лет.
«Эта демонстрация квантового превосходства над ведущими сегодня классическими алгоритмами на самых быстрых суперкомпьютерах в мире является действительно замечательным достижением и вехой для квантовых вычислений», - добавил Оливер. «Экспериментально предполагает, что квантовые компьютеры представляют модель вычислений, которая принципиально отличается от модели классических компьютеров. Она также дополнительно борется с критикой в отношении управляемости и жизнеспособности квантовых вычислений в необычайно большом вычислительном пространстве (содержащем по крайней мере 253 состояния, использованных здесь ) «.
(Однако не все согласны с тем, что новая статья действительно сообщает о «превосходстве». Например, исследователи из IBM утверждают, что задача, выполняемая Sycamore, вполне достижима для классического компьютера. «Мы утверждаем, что идеальное моделирование той же задачи может должно быть выполнено в классической системе за 2,5 дня и с гораздо большей точностью », - написали три исследователя IBM в своем блоге 21 октября.« Это на самом деле консервативная оценка в худшем случае, и мы ожидаем, что с дополнительными уточнениями Классическая стоимость симуляции может быть дополнительно снижена. ")
Однако Оливер также подчеркнул, что еще предстоит проделать большую работу, прежде чем квантовые компьютеры смогут стать важной частью нашей повседневной жизни. Например, писал он, исследователи должны будут разработать новые алгоритмы, которые могут работать с подверженными ошибкам квантовыми процессорами, которые будут доступны в ближайшем будущем. И чтобы сделать технологию коммерчески жизнеспособной в течение длительного времени, ученым придется разработать надежные протоколы для исправления квантовых ошибок.
- Физики обращают время для крошечных частиц внутри квантового компьютера
- Неподражаемые данные: во-первых, безопасная квантовая связь тестируется с помощью микроспутника
- Новый суперкомпьютер охватит континенты, превзойдя мировые рекорды
Примечание редактора: эта статья была обновлена 24 октября, и в нее были включены мысли ученых IBM, которые не считают, что новое исследование демонстрирует квантовое превосходство.
Книга Майка Уолла о поисках инопланетной жизни "Там(Grand Central Publishing, 2018; иллюстрируется Карл Тейт), сейчас нет. Следуйте за ним в Твиттере @michaeldwall, Следуйте за нами на Twitter @Spacedotcom или facebook.
