Квантовий вищий криостат Google, із квантовим комп'ютером Sycamore.
(Зображення: © Erik Lucero / Google)
Ми щойно вступили в епоху квантове верховенство, свідчить нове дослідження.
Вперше квантовий комп'ютер вирішив проблему, яку традиційний комп'ютер, з усіх практичних цілей, не може, дослідники повідомили сьогодні (23 жовтня) в журнал «Природа».
"Обчислення, які потребували б 10 000 років на класичному суперкомп'ютері, зайняли 200 секунд на нашому квантовому комп'ютері", - співавтор дослідження Брукс Фоксен, аспірант-дослідник фізики в Google AI Quantum в Маунтін В'ю та Каліфорнійському університеті в Санта-Барбарі, йдеться у повідомленні.
"Цілком імовірно, що час класичного моделювання, який зараз оцінюється в 10 000 років, буде скорочено за рахунок вдосконалення класичного обладнання та алгоритмів, але, оскільки ми в даний час в 1,5 трильйона разів швидше, ми відчуваємо комфортну заяву на це досягнення", - додав Фоксен.
Квантові комп'ютери зберігають інформацію, використовуючи субатомні частинки, які поводяться за зовсім іншими правилами, ніж ті, що регулюють наш макросвіт. Наприклад, квантові частинки можуть існувати в "суперпозиції" двох різних станів одночасно, а частинки можна розділити світловими роками, але все ще залишаються "заплутався, "впливаючи на властивості один одного.
Ця дивацтво є ключовою для неймовірної потенційної сили квантові обчислення. Через явище суперпозиції квантові комп'ютери можуть зберігати та обробляти набагато більше інформації на одиницю об'єму, ніж традиційні комп’ютери, які кодують інформацію бінарним способом, використовуючи 0 та 1. (Основна одиниця інформації в квантово-обчислювальній системі, до речі, відома як кубіт, що скорочується як "квантовий біт".)
Нове дослідження дає нам відчути цю силу. Дослідницька група під керівництвом Френка Аруте з Google AI Quantum використовувала квантовий комп'ютер під назвою Sycamore, в якому були 53 функціональні кубіти (плюс один, який не працював належним чином).
Вчені перетворили ці 53 кубіти в складний стан суперпозиції, після чого Сікамор виконав завдання, схожі на генерацію випадкових чисел. Потім результати порівнювали з моделюванням, проведеним на суперкомп'ютері Саміт в Національній лабораторії Оук-Рідж, штат Теннессі.
"Саміт на даний момент є провідним суперкомп'ютером у світі, здатним здійснити близько 200 мільйонів мільярдів операцій в секунду", - написав фізик з Массачусетського технологічного інституту Вільям Олівер. супровідний твір "Новини та перегляди" в тому ж випуску Nature.
"Він містить приблизно 40 000 процесорних одиниць, кожен з яких містить мільярди транзисторів (електронні комутатори) і має 250 мільйонів гігабайт пам'яті. Приблизно 99% ресурсів Саміту було використано для проведення класичного відбору проб", - додав Олівер, який не брав участь у новому дослідженні.
Як зазначив Фоксен, Сікамор закінчив приблизно за 3,5 хвилини, і робота на саміті припустила, що навіть найпотужнішому традиційному суперкомп'ютеру доведеться жувати цю проблему близько 10 000 років.
"Ця демонстрація квантової переваги над провідними сьогодні класичними алгоритмами на найшвидших у світі суперкомп'ютерах є справді чудовим досягненням і віхою для квантових обчислень", - додав Олівер. "Експериментально припускається, що квантові комп'ютери представляють модель обчислень, корінним чином відрізняється від класичної ЕОМ. Він також додатково бореться з критикою щодо керованості та життєздатності квантових обчислень у надзвичайно великому обчислювальному просторі (містить принаймні 253 стани, використані тут ) ".
(Не всі згодні з тим, що новий документ справді повідомляє про "верховенство". Однак, наприклад, дослідники IBM стверджують, що завдання, яке виконує Sycamore, знаходиться в межах досяжності класичного комп'ютера. "Ми стверджуємо, що ідеальне моделювання тієї ж задачі може "Це буде фактично консервативна, найгірша оцінка, і ми очікуємо, що з додатковими уточненнями буде зроблено класичну систему за 2,5 дня і з набагато більшою вірністю", - написали три вчені IBM. класична вартість моделювання може бути додатково знижена. ")
Однак Олівер також підкреслив, що ще треба зробити багато роботи, перш ніж квантові комп'ютери можуть стати важливою частиною нашого повсякденного життя. Наприклад, писав він, дослідникам доведеться розробити нові алгоритми, які можуть працювати з квантовими процесорами, схильними до помилок, які будуть доступні найближчим часом. І щоб зробити технологію життєздатною протягом тривалого перебігу, вченим доведеться розробити надійні протоколи для виправлення квантових помилок.
- Фізики зворотний час для крихітних частинок всередині квантового комп'ютера
- Нездійснені дані. По-перше, безпечні квантові комунікації перевіряються через мікросупутник
- Новий суперкомп'ютер буде охоплювати континенти, випереджаючи найшвидших у світі
Примітка редактора: Ця історія була оновлена 24 жовтня, щоб включити думки вчених IBM, які не вважають, що нове дослідження демонструє квантову перевагу.
Книга Майка Уолла про пошук чужорідного життя "Там"(Grand Central Publishing, 2018; проілюстровано за Карл Тейт), зараз немає. Слідкуйте за ним у Twitter @michaeldwall. Слідкуйте за нами у Twitter @Spacedotcom або Facebook.
