Google เพิ่งก้าวกระโดดควอนตัมทางวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ ด้วยการใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมล้ำสมัยของ บริษัท ชื่อ Sycamore นั้น Google ได้อ้างว่า "ควอนตัมอำนาจสูงสุด" เหนือซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในโลกโดยการแก้ปัญหาซึ่งเป็นไปไม่ได้สำหรับเครื่องจักรทั่วไป
คอมพิวเตอร์ควอนตัมเสร็จสิ้นการคำนวณที่ซับซ้อนใน 200 วินาที ทีมนักวิจัยนำโดยจอห์นมาร์ตินนักฟิสิกส์ทดลองจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานตาบาร์บาร่าเขียนในการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อวันพุธ (23 ต.ค. ) วารสาร Nature
บรูคฟอกเคนนักวิจัยระดับบัณฑิตศึกษาในห้องปฏิบัติการของมาร์ตินิสกล่าวว่ามีโอกาสที่เวลาการจำลองแบบดั้งเดิมที่ประมาณ 10,000 ปีจะลดลงด้วยฮาร์ดแวร์และอัลกอริธึมที่ปรับปรุงใหม่ “ แต่เนื่องจากขณะนี้เราเร็วกว่า 1.5 ล้านล้านเท่าเราจึงรู้สึกสบายใจที่จะกล่าวอ้างถึงความสำเร็จครั้งนี้” เขากล่าวเสริมโดยอ้างถึงอำนาจสูงสุดของคอมพิวเตอร์ควอนตัม
คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้ประโยชน์จากฟิสิกส์สุดวิเศษของกลศาสตร์ควอนตัมในการแก้ปัญหาที่ยากมากหากไม่เป็นไปไม่ได้สำหรับคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิคเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้แก้ปัญหา
การคำนวณที่ Google เลือกเพื่อพิชิตนั้นเทียบเท่ากับควอนตัมในการสร้างรายการหมายเลขสุ่มที่ยาวมากและตรวจสอบค่าของพวกมันมากกว่าล้านครั้ง ผลลัพธ์เป็นวิธีแก้ปัญหาที่ไม่ได้มีประโยชน์โดยเฉพาะอย่างยิ่งนอกโลกของกลศาสตร์ควอนตัม แต่มันมีผลกระทบอย่างมากต่อพลังการประมวลผลของอุปกรณ์
ความแข็งแกร่งในความไม่แน่นอน
คอมพิวเตอร์ทั่วไปทำการคำนวณโดยใช้ "บิต" ของข้อมูลซึ่งเช่นสวิตช์เปิดและปิดสามารถอยู่ได้ในสองสถานะเท่านั้น: 1 หรือ 0 คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้ควอนตัมบิตหรือ "qubits" ซึ่งมีอยู่ทั้ง 1 และ 0 พร้อมกัน กลศาสตร์ควอนตัมที่แปลกประหลาดนี้เรียกว่าสถานะการทับซ้อนและเป็นกุญแจสำคัญในการได้เปรียบของคอมพิวเตอร์ควอนตัมเหนือคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม
ตัวอย่างเช่นคู่ของบิตสามารถเก็บเพียงหนึ่งในสี่ของการรวมกันที่เป็นไปได้ของรัฐ (00, 01, 10 หรือ 11) ในเวลาใดก็ได้ คู่ของ qubits สามารถจัดเก็บทั้งสี่ชุดพร้อมกันได้เนื่องจากแต่ละ qubit แสดงถึงค่าทั้งสอง (0 และ 1) ในเวลาเดียวกัน หากคุณเพิ่ม qubits มากขึ้นพลังของคอมพิวเตอร์ของคุณจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ สาม qubits เก็บแปดชุดค่าผสมสี่ qubits เก็บ 16 และอื่น ๆ คอมพิวเตอร์ใหม่ของ Google ที่มี 53 qubits สามารถจัดเก็บได้ 253 ค่าหรือมากกว่า 10,000,000,000,000,000 (10 ล้านล้านชุด) ตัวเลขนี้จะยิ่งน่าประทับใจยิ่งขึ้นเมื่อคุณสมบัติพื้นฐานและแปลกประหลาดของกลศาสตร์ควอนตัมอื่น ๆ เข้าสู่การแสดง: สถานะที่ยุ่งเหยิง
ในปรากฏการณ์ที่อัลเบิร์ตไอน์สไตน์อธิบายไว้ว่าเป็น "การกระทำที่น่าสะพรึงกลัวในระยะไกล" อนุภาคที่มีปฏิสัมพันธ์ในบางช่วงเวลาอาจกลายเป็นยุ่งเหยิงได้ ซึ่งหมายความว่าการวัดสถานะของอนุภาคหนึ่งช่วยให้คุณทราบสถานะของอนุภาคอื่นพร้อมกันโดยไม่คำนึงถึงระยะห่างระหว่างอนุภาค หาก qubits ของคอมพิวเตอร์ควอนตัมถูกพันกันพวกเขาทั้งหมดสามารถวัดได้พร้อมกัน
คอมพิวเตอร์ควอนตัมของ Google ประกอบด้วยวงจรกล้องจุลทรรศน์ของโลหะยิ่งยวดที่เชื่อมโยง 53 qubits ในสถานะซ้อนทับที่ซับซ้อน qubits พันกันสร้างตัวเลขสุ่มระหว่างศูนย์และ 253 แต่เนื่องจากการรบกวนควอนตัมตัวเลขสุ่มบางอย่างปรากฏขึ้นมากกว่าคนอื่น ๆ เมื่อคอมพิวเตอร์วัดจำนวนสุ่มเหล่านี้นับล้านครั้งรูปแบบเกิดขึ้นจากการกระจายที่ไม่สม่ำเสมอ
"สำหรับคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิคมันยากที่จะคำนวณผลลัพธ์ของการดำเนินการเหล่านี้ได้มากขึ้นเนื่องจากต้องใช้การคำนวณความน่าจะเป็นที่จะอยู่ในสถานะใด ๆ ที่เป็นไปได้หนึ่งใน 253 รัฐที่ 53 มาจากจำนวน qubits - ผู้คนสนใจในการคำนวณควอนตัมเพื่อเริ่มต้นด้วย "Foxen กล่าว
การใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติที่แปลกประหลาดของการพัวพันควอนตัมและการซ้อนทับห้องปฏิบัติการของ Martinis สร้างรูปแบบการกระจายนี้โดยใช้ชิป Sycamore ในเวลา 200 วินาที
บนกระดาษมันง่ายที่จะแสดงว่าทำไมคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำได้ดีกว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม การแสดงให้เห็นถึงภารกิจในโลกแห่งความจริงเป็นอีกเรื่องหนึ่ง ในขณะที่คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมสามารถสนับบิตการทำงานหลายล้านบิตในโปรเซสเซอร์ของพวกเขาคอมพิวเตอร์ควอนตัมต่อสู้เพื่อขยายจำนวน qubits ที่สามารถใช้งานได้ qubits ที่ทอดแล้วกลายเป็น untangled หลังจากช่วงเวลาสั้น ๆ และไวต่อเสียงรบกวนและข้อผิดพลาด
แม้ว่าความสำเร็จของ Google นี้จะประสบความสำเร็จอย่างแน่นอนในโลกของการคำนวณควอนตัม แต่สนามก็ยังอยู่ในวัยเด็กและคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้จริงยังคงอยู่ไกลจากขอบฟ้านักวิจัยกล่าว
- ภาพถ่าย: ตัวเลขจำนวนมากที่กำหนดจักรวาล
- 9 ตัวเลขที่เย็นกว่า Pi
- 8 วิธีที่คุณสามารถดูทฤษฎีสัมพัทธภาพของ Einstein ในชีวิตจริง
