Supremacja kwantowa: jak to naprawdę działa i czym jest komputer Sycamore, który doprowadził do ogromnego nowego przełomu?

Supremacja kwantowa: jak to naprawdę działa i czym jest komputer Sycamore, który doprowadził do ogromnego nowego przełomu?



Naukowcy w końcu twierdzili, że osiągnęli supremację kwantową, punkt zwrotny w branży, która może zmienić świat.

Ale ogłoszenie zostało owinięte zamieszaniem i kontrowersjami. Chociaż obliczenia kwantowe mogą przynieść światu nową, potężną moc obliczeniową, zrozumienie i przetestowanie jest również niezwykle skomplikowane.

Kamień milowy został ujawniony w nowej gazecie, o której od dawna krążą plotki, ale teraz jest wreszcie opublikowany w prestiżowym czasopiśmie Natura. A świat w końcu dokładnie analizuje, co dokładnie Google oznacza supremację kwantową, niezależnie od tego, czy jej roszczenie powstaje – i co dzieje się teraz.

Oto wszystko, co musisz wiedzieć o przełomie.

Czym jest supremacja kwantowa?

Fraza, po raz pierwszy wymyślona w 2012 roku, odnosi się do czegoś bardzo konkretnego, ale nieco skomplikowanego do zdefiniowania. Jest to moment, w którym a komputer kwantowy potrafi zrobić coś, czego nie mógłby zrobić klasyczny komputer.

Osiągnięcie tego punktu byłoby znaczące, ponieważ wydaje się, że dowodzi obietnicy składanej przez naukowców od dziesięcioleci: że można stworzyć zupełnie nowy rodzaj komputera, który umożliwi całkowicie nowe – i znacznie ulepszone – sposoby radzenia sobie z danymi. To z kolei może zrewolucjonizować świat.

Należy jednak zauważyć, że jest to również kamień milowy: prawdziwa podróż trwa znacznie dłużej i pozostało jeszcze wiele do zrobienia. Naukowcy są podekscytowani możliwością osiągnięcia supremacji kwantowej z powodu tego, co to znaczy w procesie tworzenia naprawdę przydatnych komputerów kwantowych, niekoniecznie jako celu samego w sobie.

Wyrażenie to jest również kwestionowane z wielu powodów. Badacze, w tym John Preskill, który jako pierwszy wymyślił to zdanie, zauważyli, że może on niepotrzebnie wywoływać szum wokół naszego rozumienia komputerów kwantowych i że ma niefortunne echo białej supremacji.

Co więcej, sama ważność testu jest również kwestionowana. Dzieje się tak po części dlatego, że trudno jest powiedzieć dokładnie, kiedy osiągnięta została supremacja kwantowa, ponieważ badacze mogli odkryć, że cały proces był możliwy do zrealizowania na klasycznym komputerze przez cały czas.

Jak działa przetwarzanie kwantowe?

Aby zrozumieć, jak działa komputer kwantowy, ważne jest, aby najpierw zrozumieć, jak działa tradycyjny. Wszystko, od telefonu w kieszeni po komputer w biurku – i wszystkie inne miejsca, w których pojawiają się komputery – robią to za pomocą klasycznego modelu komputerowego, który od lat jest silny, ale z którym komputery kwantowe mogłyby konkurować, jeśli nie przemieścić się.

W tradycyjnym komputerze wszystko w pamięci jest reprezentowane jako seria bitów, które działają jako system binarny: są one 1 lub 0, włączone lub wyłączone. Te bity można łączyć w rozległe i złożone systemy przetwarzania informacji, których używamy na co dzień, łącząc je ze sobą i analizując dane, które razem reprezentują.

Komputer kwantowy działa zamiast qubitów, a nie bitów – nie są one już binarne, ale mogą znajdować się w różnych stanach. Wykorzystując niezwykłe zachowanie opisane w mechanika kwantowanaukowcy są w stanie zbudować komputery kwantowe, które działają na tym bardziej złożonym, a tym samym potężniejszym poziomie.

Podobnie jak w tradycyjnym komputerze, kubity te można złożyć w system i wykorzystać do wykonywania operacji. W komputerze kwantowym, który składa się z szeregu bramek kwantowych, które z kolei można złożyć w obwód kwantowy.

To – lub znacznie dłuższa, prawie niemożliwie bardziej złożona wersja – to sposób, w jaki docieramy do komputera kwantowego, który jest w stanie wykorzystać te różne dziwne zjawiska i wykorzystać je do prowadzenia operacji.

Teoretycznie te komputery kwantowe i ich całkowicie nowy paradygmat powinny pozwolić naukowcom na szybsze i nowe prowadzenie tych operacji. To właśnie prowadzi nas do kwantowej wyższości – i do różnorodności innych możliwości, które za tym stoją.

Co to jest „Sycamore” Google'a?

Wielkim osiągnięciem Google – i na pewno nie jest jedyną firmą, która próbuje – jest sprowadzenie tej złożoności do działającego komputera kwantowego. Udany układ nie był pierwszym eksperymentem Google'a i istnieje większe prawdopodobieństwo, że już nadejdzie lub prawdopodobnie będzie już używany, ale to ten, który przejdzie do historii jako być może osiągając pierwszy wielki punkt zwrotny w obliczeniach kwantowych.

Układ Sycamore to procesor o 54 kubatach. Jest to względnie ograniczone i jest jednym z wielu powodów, dla których odkrycie nie jest praktycznie przydatne – badacze chcą systemu 100-kubitowego, a nawet 200-kubitowego, zanim naprawdę będą mogli go przetestować i sprawdzić, czy marzenia realizacja obliczeń kwantowych.

Ale wielkim przełomem jest to, jak wierna i szybka jest brama, z której składa się komputer. Naukowcy chwalili precyzję, z jaką działa ten system, i to właśnie dzięki temu Google ogłosił swoją opinię.

Rzeczywisty proces, który wykonał, aby udowodnić swoją supremację kwantową, był stosunkowo prosty: po prostu wydał liczby losowe. Ale to przełom był tak przełomowy, ponieważ wykorzystał algorytm, który zająłby 10 000 lat, aby uzyskać podobny wynik na klasycznym komputerze, ale tylko 200 sekund na Sycamore Google.

.



Source link