ควอนตัมที่ดีที่สุดของควอนตัมของ Google กับคอมพิวเตอร์ควอนตัมควอนตัมภายใน
(ภาพ: © Erik Lucero / Google)
เราเพิ่งเข้าสู่ยุคของ ควอนตัมอำนาจสูงสุดการศึกษาใหม่ชี้ให้เห็น
เป็นครั้งแรกที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมแก้ปัญหาที่คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมไม่สามารถใช้เพื่อการปฏิบัติงานจริงได้ในวันนี้ (23 ต.ค. ) ใน วารสาร Nature.
"การคำนวณที่ใช้เวลา 10,000 ปีในซูเปอร์คอมพิวเตอร์คลาสสิกใช้เวลา 200 วินาทีในคอมพิวเตอร์ควอนตัมของเรา" ผู้เขียนร่วมศึกษา Brooks Foxen นักวิจัยนักศึกษาปริญญาโทสาขาฟิสิกส์ที่ Google AI Quantum ใน Mountain View และมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานตาบาร์บาร่า กล่าวในการแถลง.
"มีโอกาสที่เวลาการจำลองแบบดั้งเดิมซึ่งปัจจุบันประมาณ 10,000 ปีจะลดลงโดยการปรับปรุงฮาร์ดแวร์และอัลกอริธึมคลาสสิก แต่เนื่องจากขณะนี้เราเร็วขึ้น 1.5 ล้านล้านเท่าเราจึงรู้สึกสบายใจที่จะอ้างถึงความสำเร็จนี้" Foxen กล่าว
คอมพิวเตอร์ควอนตัมจัดเก็บข้อมูลโดยใช้อนุภาคย่อยซึ่งทำงานตามกฎที่แตกต่างกันมากกว่าคอมพิวเตอร์ที่ควบคุมโลกมาโครของเรา ตัวอย่างเช่นอนุภาคควอนตัมสามารถมีอยู่ใน "การทับซ้อน" ของสองสถานะที่แตกต่างกันในเวลาเดียวกันและอนุภาคสามารถแยกออกจากกันโดยแสงปี แต่ยังคงเป็น "ทอด, "ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติของกันและกัน
ความแปลกประหลาดนี้เป็นกุญแจสู่พลังที่น่าเหลือเชื่อของ การคำนวณควอนตัม. เนื่องจากปรากฏการณ์ซ้อนทับคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถจัดเก็บและจัดการข้อมูลได้มากขึ้นต่อหน่วยเสียงมากกว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมซึ่งเข้ารหัสข้อมูลในรูปแบบไบนารีโดยใช้ 0s และ 1s (หน่วยข้อมูลพื้นฐานในระบบคำนวณควอนตัมเป็นที่รู้จักกันในชื่อ qubit ซึ่งย่อมาจาก "quantum bit")
การศึกษาใหม่ให้รสชาติของพลังนั้นแก่เรา ทีมวิจัยนำโดย Frank Arute ของ Google AI Quantum ใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ชื่อว่า Sycamore ซึ่งมีฟีเจอร์การทำงาน 53 qubits (รวมถึงที่ทำงานไม่ถูกต้อง)
นักวิทยาศาสตร์เข้าไปยุ่งกับ 53 qubits ให้อยู่ในสถานะซ้อนทับที่ซับซ้อนจากนั้นให้ Sycamore ปฏิบัติงานคล้ายกับการสร้างหมายเลขสุ่ม ผลลัพธ์ถูกเปรียบเทียบกับแบบจำลองที่เรียกใช้บนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Summit ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge ในรัฐเทนเนสซี
"การประชุมสุดยอดปัจจุบันเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ชั้นนำของโลกที่มีความสามารถในการดำเนินงานประมาณ 200 ล้านล้านต่อวินาที" วิลเลียมโอลิเวอร์นักฟิสิกส์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์เขียนไว้ใน มาพร้อมกับส่วน "News and Views" ในประเด็นเดียวกันของธรรมชาติ
"ประกอบด้วยหน่วยประมวลผลประมาณ 40,000 ชุดแต่ละชุดมีทรานซิสเตอร์เป็นพันล้าน (สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์) และมีพื้นที่เก็บข้อมูล 250 ล้านกิกะไบต์ส่วนที่เหลือประมาณ 99% ของการประชุมสุดยอดใช้เพื่อทำการสุ่มตัวอย่างแบบคลาสสิก" นายโอลิเวอร์กล่าว ในการศึกษาใหม่
ดังที่ Foxen ตั้งข้อสังเกต Sycamore เสร็จในเวลาประมาณ 3.5 นาทีและงานประชุมสุดยอดแนะนำว่าแม้แต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมที่ทรงพลังที่สุดก็ยังต้องเคี้ยวปัญหาประมาณ 10,000 ปี
โอลิเวอร์กล่าวเสริมว่าการสาธิตการใช้ควอนตัมสูงสุดเหนืออัลกอริธึมคลาสสิกในปัจจุบันของซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลกถือเป็นความสำเร็จที่น่าทึ่งและเป็นก้าวสำคัญสำหรับการคำนวณควอนตัม "การทดลองแสดงให้เห็นว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นตัวแทนของรูปแบบการคำนวณที่แตกต่างจากคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมนอกจากนี้ยังต่อสู้กับการวิพากษ์วิจารณ์เกี่ยวกับการควบคุมและความมีชีวิตของการคำนวณควอนตัมในพื้นที่การคำนวณขนาดใหญ่พิเศษ )."
(ไม่ใช่ทุกคนตกลงว่ากระดาษใหม่จะรายงาน "อำนาจสูงสุด" อย่างแน่นอนตัวอย่างเช่นนักวิจัยจาก IBM ยืนยันว่างานที่ดำเนินการโดย Sycamore นั้นอยู่ในขอบเขตการเข้าถึงของคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิค "เรายืนยันว่าการจำลองอุดมคติของงานเดียวกันสามารถ จะดำเนินการในระบบแบบคลาสสิกใน 2.5 วันและด้วยความเที่ยงตรงที่มากขึ้น "นักวิทยาศาสตร์ของ IBM สามคนเขียนไว้ในบล็อกโพสต์เมื่อวันที่ 21 ต.ค. " อันที่จริงแล้วเป็นกรณีประมาณการแบบอนุรักษ์นิยมและเลวร้ายที่สุดและเราคาดหวังว่า ต้นทุนแบบดั้งเดิมของการจำลองสามารถลดลงได้อีก ")
โอลิเวอร์ยังเน้นย้ำว่างานจำนวนมากยังคงต้องทำก่อนที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะกลายเป็นส่วนสำคัญในชีวิตประจำวันของเรา ยกตัวอย่างเช่นเขาเขียนนักวิจัยจะต้องพัฒนาอัลกอริธึมใหม่ที่สามารถทำงานกับโปรเซสเซอร์ควอนตัมที่ผิดพลาดได้ง่ายซึ่งจะมีในอนาคตอันใกล้ และเพื่อให้เทคโนโลยีสามารถใช้งานได้ในเชิงพาณิชย์ในระยะยาวนักวิทยาศาสตร์จะต้องกำหนดโปรโตคอลที่มีประสิทธิภาพเพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัม
- นักฟิสิกส์ย้อนเวลากลับไปสำหรับอนุภาคเล็ก ๆ ภายในคอมพิวเตอร์ควอนตัม
- ข้อมูลที่ไม่สามารถเข้าถึงได้: ในการสื่อสารควอนตัมที่ปลอดภัยได้รับการทดสอบทางไมโครสเฟียร์
- ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ใหม่จะขยายไปทั่วทั้งภูมิภาคเร็วกว่าของโลก
หมายเหตุจากบรรณาธิการ: เรื่องราวนี้ได้รับการปรับปรุงในวันที่ 24 ตุลาคมเพื่อรวมความคิดจากนักวิทยาศาสตร์ของไอบีเอ็มที่ไม่คิดว่าการศึกษาใหม่แสดงให้เห็นถึงอำนาจสูงสุดของควอนตัม
หนังสือของ Mike Wall เกี่ยวกับการค้นหาชีวิตมนุษย์ต่างดาว "ข้างนอกนั้น"(Grand Central Publishing, 2018; ฉบับนี้สามารถ Karl Tate) กำลังออกแล้ว ติดตามเขาบน Twitter @michaeldwall. ติดตามเราบน Twitter @Spacedotcom หรือ Facebook.
