Artikkelen er en gjetning om egenskapene til en kvantecomputer, kunngjort av Google. Selskapet hevder at "en kvantecomputer var i stand til å oppnå det moderne datamaskiner ville tatt tusenvis av år." Magasinet stiller spørsmålet: forstår Google-teamet bilen de laget? Og vil hun ikke "optimalisere" personen?
I en fersk artikkel fra Googles Quantum Computing Lab kunngjøres det at selskapet har oppnådd kvanteoverlegenhet. Dette er bare snakk, men hva betyr alt?
I 2012 myntet jeg begrepet “kvanteoverlegenhet” for punktet hvor kvantedatamaskiner kan gjøre det klassiske datamaskiner ikke kan - og uavhengig av oppgavenes nytteverdi. Med dette nye begrepet ønsket jeg å understreke hvilken historisk viktig tid vi lever i. Det er en ære å leve i en tid med utvikling av informasjonsteknologi basert på prinsippene for kvantefysikk.
Begrepet "kvanteoverlegenhet" - og faktisk fenomenet i seg selv - har forårsaket mye kontrovers. Og av to grunner samtidig. For det første høres ordet "overlegenhet" dårlig ut fra et politisk synspunkt - det vekker motbydelige assosiasjoner til "hvit overlegenhet." For det andre forverrer dette begrepet bare den generelle hypen rundt kvanteteknologier, og det er allerede for mye av det. Jeg så fremdeles det andre, men jeg savnet det første. Vær det som det kan, begrepet sitter fast, og nå har kvanteteamet hos Google tatt det opp med entusiasme.
Jeg gikk over et par alternativer i hodet, men avviste alle sammen og bestemte at "kvanteoverlegenhet" gjenspeiler situasjonen på den beste måten. Jeg grublet også over "kvantefordel" - og dette begrepet kom også i bruk. Men for min smak høres fortsatt "overlegenhet" mer nøyaktig og overbevisende ut. På løpet snakker de om en fordel selv når den ene hesten er foran den andre av mindre enn en kropp. Hastigheten til en kvantecomputer for visse oppgaver er flere ganger høyere enn den klassiske. I teorien, uansett.
En fersk Google-artikkel illustrerer dette tydelig. Ved å bruke en enhet med 53 qubits (kvanteanaloger av bitene til en klassisk datamaskin), var de i stand til å utføre kvanteberegninger på minutter som ville ta tusenvis av år for dagens kraftigste superdatamaskiner. Hvis dette er sant, er dette en enestående prestasjon innen eksperimentell fysikk og bevis på en enestående utvikling innen kvantevare. Jeg gratulerer alle deltakerne i eksperimentet.
Imidlertid er det en fangst her. Google-teamet innrømmer at problemet som maskinen deres løste med en forbløffende hastighet, ble nøye valgt for å demonstrere overlegenheten til en kvantecomputer. Det er ingen praktisk mening i å løse det. Kort sagt, kvantemaskinen utførte en tilfeldig valgt sekvens av instruksjoner, hvoretter alle qubits ble målt, og mottok en bitstreng ved utgangen. Dette er en kvanteberegning av en veldig liten struktur. Ja, en slik oppgave er ekstremt vanskelig for en klassisk datamaskin, men svaret er heller ikke veldig meningsfylt.
Og likevel er resultatet enestående. Ved å sjekke at utdataene fra deres kvantemaskin samsvarer med utdataene fra en klassisk superdatamaskin (vel, hvis operasjonen ikke tar tusenvis av år, selvfølgelig), bekreftet teamet at de forstår enheten deres, og at den fungerer som forventet. Nå som vi har funnet ut at maskinvaren fungerer, kan den lastes med mer nyttige oppgaver.
Salgsfremmende video:
Hvorfor er det viktig å sjekke utstyrets ytelse? Fordi det er veldig vanskelig å kontrollere en kvantecomputer nøyaktig. På en måte bryter en enkel vurdering av et kvantesystem uunngåelig det - det berømte Heisenberg usikkerhetsprinsippet i aksjon. Derfor, hvis vi ønsker å bruke et slikt system for lagring og pålitelig behandling av informasjon, må vi holde det nesten ideelt isolert fra omverdenen. Samtidig trenger vi qubits for å samhandle med hverandre - vi vil behandle data. I tillegg må vi kontrollere systemet utenfra og til slutt måle qubits for å finne ut resultatet av beregningene våre. Det er ekstremt vanskelig å lage et kvantesystem som oppfyller alle disse kriteriene. For å oppnå de nåværende resultatene, tok det mange års fremgang innen materialfeltet,produksjon, utvikling og kontroll.
Googles prestasjoner er en milepæl i utviklingen av anvendte kvantedatamaskiner. Jeg trodde at den kommende tiden trengte et eget navn - og kom med det "støyende mellomnivåkvantumet" eller NISQ. Rim med risiko. “Intermediate Level” handler om størrelsen på kvantedatamaskiner som blir rimeligere. Med denne hastigheten vil de snart kunne utføre oppgaver som er for tunge for dagens superdatamaskiner. "Noisy" legger vekt på ufullkommen kontroll og de resulterende feil og feil som samler seg over tid. Vi kan ikke utføre en lang beregning ennå - det er usannsynlig at det riktige svaret vil skinne for oss.
Google-teamet har bevist at det er mulig å bygge en kvantemaskin stor og nøyaktig nok til å løse tidligere umulige oppgaver. La oss vurdere dette som begynnelsen på en ny epoke - tiden for støyende mellomnivåkvanta eller NISQ.
Hva vil skje videre? Selvfølgelig forventer Google og andre maskinvareprodusenter å finne praktiske bruksområder for kvanteenhetene sine. En kraftigere kvantecomputer vil hjelpe forskere med å utvikle nye materialer og kjemiske forbindelser eller forbedre verktøy for maskinlæring, men en bråkete kvantecomputer med noen hundre qubits vil gjøre lite bra. Imidlertid har vi noen praktiske ideer for NISQ-datamaskiner som vi skal prøve ut. Ved å gjøre dette vil vi oppnå bedre optimaliseringsmetoder og mer nøyaktige fysikksimuleringer - selv om vi i sannhet ikke er helt sikre på suksess. Men det vil fortsatt være interessant å spille med NISQ-teknologi for å se hva den kan gjøre. Jeg tellerat kvantecomputere før eller senere vil transformere samfunnet vårt - selv om dette er et spørsmål om fremtiden.
I en artikkel fra 2012 hvor jeg tegnet begrepet “kvanteoverlegenhet”, resonnerte jeg: “Hvordan er det å administrere store kvantesystemer? Bare "veldig vanskelig" eller "latterlig vanskelig"? Hvis førstnevnte, kan det hende at vi etter et par tiår med hardt arbeid godt lykkes. Hvis sistnevnte, vil det ta flere århundrer, og selv da er det ikke et faktum at det vil fungere. " De nylige fremskrittene fra Google-teamet får oss til å tro at vi har å gjøre med den første saken - bare "veldig vanskelig." I så fall vil en overflod av kvanteteknologier vises i løpet av de kommende tiårene.
James O'Brien
