Объяснение технологий

Квантовые сигналы превосходства Google — огромный прогресс в вычислительной технике

Квантовые сигналы превосходства Google - огромный прогресс в вычислительной технике

Google приближает цивилизацию к квантовым вычислениям, и это развитие изменит компьютер и, скорее всего, мир. Разработанный Google квантовый компьютер под названием Sycamore за считанные секунды решил проблему, которая потребует «обычного» суперкомпьютера 10000 лет.

Наступил ли век квантовых вычислений? Достиг ли Google «квантового превосходства»? А что для вас значат квантовые вычисления?

Что такое квантовые вычисления?

Квантовые вычисления фундаментально изменяют, как компьютеры обрабатывают данные, используя квантовую физику.

Обычный полупроводниковый процессор (например, в вашем ноутбуке или смартфоне) использует «биты» информации. Биты существуют как 1 или 0, что-то вроде переключателя, который включен или выключен. Биты могут существовать только как 1 или 0 на традиционном оборудовании.

Квантовые компьютеры используют квантовые биты, известные как «кубиты». Кубит может существовать как 1 и 0 одновременно. Способность кубита удерживать свое состояние как 1 и 0 является центральным принципом квантовых вычислений и известна как суперпозиция.

Суперпозиция позволяет выполнять несколько расчетов одновременно. Но для этого кубиты должны быть синхронизированы с использованием квантового эффекта, известного как запутывание.

Все еще не уверены? Вот квантовые вычисления, объясненные за 60 секунд

Что такое квантовое превосходство?

Хотя это звучит как название насыщенного действиями фильма о Джеймсе Бонде, квантовое превосходство является гораздо более революционным. Квантовое превосходство — это название, данное моменту, когда квантовый компьютер выполняет вычисления быстрее, чем классический компьютер.

Google утверждает, что их квантовый процессор Sycamore впервые достиг квантового превосходства. Команда исследователей во главе с Джоном Мартинисом, физиком-экспериментатором из Калифорнийского университета, поставила квантовому процессору задачу случайной выборки. Задача выборки производит набор чисел с действительно случайным распределением.

«Вполне вероятно, что время классического моделирования, которое в настоящее время оценивается в 10 000 лет, будет сокращено за счет улучшения классического аппаратного обеспечения и алгоритмов», — сказал Брукс Фоксен , исследователь аспирантов в лаборатории Мартини. «Но поскольку в настоящее время мы работаем в 1,5 триллиона раз быстрее, мы чувствуем себя комфортно, претендуя на это достижение».

Достиг ли Google квантового превосходства?

Документ, детализирующий эксперименты по квантовому превосходству, просочился на сайт НАСА. Несмотря на то, что он был быстро отключен от сети, он привлек внимание многих людей благодаря своим смелым заявлениям. С тех пор газета официально опубликована в научном журнале Nature.

Однако IBM не убеждена.

За несколько дней до официального выпуска документа о квантовом превосходстве Google IBM выпустила документ, в котором утверждается, что такой же прирост производительности может работать и на классическом аппаратном обеспечении, учитывая время для создания расширений для суперкомпьютера. Таким образом, хотя Google утверждает, что он достиг квантового превосходства, IBM утверждает, что этого не произошло, потому что если бы со временем он мог теоретически расширить свой суперкомпьютер Summit в Национальных лабораториях Ок-Риджа, чтобы выполнить ту же задачу за «примерно два с половиной дня» «.

Заявления IBM не безосновательны, хотя и не отражены в научном и компьютерном сообществе.

«Бумага Google сообщает о значительном прогрессе. Мы видим замечательное изготовление, прекрасную диагностику, реальную заботу обо всех деталях, которые делают это прогрессом », — говорит сэр Питер Найт, президент Института физики и член правления Стратегического консультативного совета по квантовой технологии.

«Тем не менее, в статье есть ряд предположений. Как и Google, IBM также очень внимательно следила за тем, как суперкомпьютерные классические симуляции могут быть выполнены по-другому, чтобы проверить идею «вычислительного превосходства». До тех пор, пока у квантового сообщества не будет возможности протестировать данные эксперимента с использованием чипа Sycamore, вопрос о том, насколько Google это достиг, остается открытым вопросом. Но наука прогрессирует, оспаривая предположения, и я ожидаю увидеть больше этого ».

Пока IBM не сможет предоставить доказательства того, что суперкомпьютер Summit может выполнить тот же тест в течение разумного периода времени, Google достиг квантового превосходства.

Что для вас значит квантовое превосходство?

В краткосрочной перспективе квантовое превосходство и квантовые вычисления мало что значат для обычных пользователей компьютеров. Квантовые вычисления — это итеративный процесс. Разработка Google — это захватывающий и интригующий шаг вперед. Но, как современные вычисления потребовали времени, так и квантовые вычисления.

Второе, что нужно учитывать, — это то, что квантовый компьютер требует феноменального охлаждения. Квантовый компьютер требует жидкого азота для работы. Невозможно повторить степень охлаждения, необходимую для переноса квантовых вычислений на смартфон или ноутбук. Технология не существует.

Что касается первого пункта, это долгосрочная цель. Первые компьютеры были размером с целую комнату и требовали целой команды ученых для запуска и программирования. Квантовые вычисления находятся на той же стадии.

Другие сомневаются, что квантовые вычисления когда-нибудь заменят классические полупроводниковые вычисления. Закон Мура гласит, что число транзисторов в процессоре будет удваиваться каждые два года, увеличивая при этом вычислительную мощность. (Это не диктует, что вычислительная мощность увеличится, что является неправильным представлением закона.)

Прогноз оказался верным в течение четырех десятилетий, хотя сам Гордон Мур считает, что прогресс достигнет насыщения «в ближайшее десятилетие или около того».

Даже с возможным и вероятным замедлением полупроводниковых процессоров, вычислительная мощность будет продолжать расти. Брайан Крзанич, бывший генеральный директор Intel, подтвердил, что масштабирование процессоров Intel «ближе к двум с половиной годам, чем к двум», но что компания продолжит стремиться к повышению производительности процессоров.

Квантовые вычисления — это всего лишь одна альтернатива, о классической обработке полупроводников, когда закон Мура заканчивается.

Что такое закон Невена?

Закон Невена определяет, как быстро улучшаются квантовые процессоры, и назван в честь Хартмута Невена, директора лаборатории квантового искусственного интеллекта в Google.

Закон Невена гласит, что мощность квантовой обработки будет расти с двойной экспоненциальной скоростью — это безумно быстро. Например, вычислительная мощность увеличивается в 2 ^ 2 ^ 1 (4), затем 2 ^ 2 ^ 2 (16), затем 2 ^ 2 ^ 3 (256), затем в 2 ^ 2 ^ 4 (65 536) и скоро. Используя этот формат, вы можете увидеть, как скорость обработки данных значительно возрастет.

Квантовое превосходство здесь

Развитие квантового превосходства Google является новаторским. Несмотря на усилия IBM подорвать квантовую разработку, Google продвигает квантовые вычисления вперед. Если ученые смогут найти вину в претензиях Google, то процесс и развитие станут для него сильнее.

Квантовые вычисления — сложная область вычислений и науки для многих. Идеи являются абстрактными и огромными частями, результаты трудно поддаются обработке и влияют неизвестно.

Тем не менее, есть некоторые области, на которые влияют квантовые вычисления, которые хорошо понятны. Квантовые компьютеры могут означать конец криптографии поскольку мы знаем это. И это влияние, которое затрагивает всех.

Изображение предоставлено: Эрик Лусеро / Google Quantum Supremacy

Похожие посты
Объяснение технологий

Как работает жесткий диск? [Технология объяснила]

Объяснение технологий

Что такое программное обеспечение с открытым исходным кодом? [MakeUseOf Объясняет]

Объяснение технологий

Разрешения графического дисплея - что означают цифры? [MakeUseOf Объясняет]

Объяснение технологий

Как переформатировать внешний жесткий диск, не теряя на нем все