جهاز التبريد الفوقي الكمّي من Google ، مع جهاز الكمبيوتر الكمّي من الداخل.
(الصورة: © Erik Lucero / Google)
لقد دخلنا للتو سن السيادة الكمومية، تقترح دراسة جديدة.
أفاد باحثون اليوم (23 أكتوبر) في 23 أكتوبر / تشرين الأول أن حاسوب كمومي قد حل مشكلة لم يتمكن الكمبيوتر التقليدي ، لجميع الأغراض العملية ، من معالجتها. مجلة الطبيعة.
مؤلف مشارك في الدراسة بروكس فوكسين ، باحث طالب في الدراسات العليا في الفيزياء في Google AI Quantum في ماونتن فيو وجامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا ، "الحساب الذي يستغرق 10000 سنة على الكمبيوتر العملاق الكلاسيكي استغرق 200 ثانية على جهاز الكمبيوتر الكمي". قال في بيان.
وأضاف فوكسين: "من المحتمل أن يتم تقليل وقت المحاكاة الكلاسيكية ، المقدر حاليًا بـ 10000 عام ، من خلال الأجهزة والخوارزميات الكلاسيكية المحسنة ، ولكن نظرًا لأننا حاليًا أسرع 1.5 تريليون مرة ، فإننا نشعر بالراحة في المطالبة بهذا الإنجاز".
تقوم أجهزة الكمبيوتر الكمومية بتخزين المعلومات باستخدام الجسيمات دون الذرية ، والتي تتصرف وفقًا لقواعد مختلفة تمامًا عن تلك التي تحكم عالمنا الكلي. على سبيل المثال ، يمكن أن توجد الجسيمات الكمومية في "تراكب" لحالتين مختلفتين في نفس الوقت ، ويمكن فصل الجسيمات بسنوات ضوئية ولا تزال موجودة "متشابك، "تؤثر على خصائص بعضهم البعض.
هذا الغرابة هو مفتاح القوة المحتملة الهائلة الاحصاء الكمية. نظرًا لظاهرة التراكب ، يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية تخزين ومعالجة المزيد من المعلومات لكل وحدة حجم أكثر من أجهزة الكمبيوتر التقليدية ، التي ترميز المعلومات بطريقة ثنائية باستخدام 0s و 1s. (بالمناسبة ، تُعرف الوحدة الأساسية للمعلومات في نظام الحوسبة الكمومية باسم كيوبت ، وهي اختصار لـ "بت الكم").
تعطينا الدراسة الجديدة طعم تلك القوة. استخدم فريق البحث ، بقيادة فرانك أروت من Google AI Quantum ، جهاز كمبيوتر كمي يسمى Sycamore ، والذي يتميز بـ 53 كيلوبايت وظيفية (بالإضافة إلى جهاز لا يعمل بشكل صحيح).
قام العلماء بإشراك تلك الـ 53 كيلوبت في حالة تراكب معقدة ، ثم قام سيكامور بأداء مهمة شبيهة بجيل العدد العشوائي. ثم تمت مقارنة النتائج بالمحاكاة التي أجريت على الحاسوب العملاق Summit في مختبر Oak Ridge الوطني في تينيسي.
وكتب الفيزيائي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ويليام أوليفر في مؤتمر صحفي: "تعد القمة حاليًا الكمبيوتر العملاق الرائد في العالم ، القادرة على تنفيذ حوالي 200 مليون مليار عملية في الثانية". مصاحبة قطعة "أخبار وآراء" في نفس العدد من الطبيعة.
وأضاف أوليفر ، الذي لم يشارك في العملية: "يضم ما يقرب من 40.000 وحدة معالجة ، تحتوي كل منها على مليارات الترانزستورات (مفاتيح إلكترونية) ، ولديها 250 مليون غيغابايت من التخزين. تم استخدام حوالي 99٪ من موارد Summit لإجراء أخذ العينات الكلاسيكية". في الدراسة الجديدة.
كما لاحظ Foxen ، انتهى Sycamore في حوالي 3.5 دقيقة ، واقترح عمل القمة أنه حتى أقوى حاسوب عمومي تقليدي سيكون عليه مضغ المشكلة لمدة 10000 عام تقريبًا.
وأضاف أوليفر: "إن عرض التفوق الكمي هذا على الخوارزميات الكلاسيكية الرائدة اليوم على أسرع الحواسيب الفائقة في العالم يعد إنجازًا رائعًا ومعلمًا للحوسبة الكمومية". "يقترح تجريبيًا أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية تمثل نموذجًا للحوسبة يختلف اختلافًا جوهريًا عن أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية. كما أنه يقاوم أيضًا الانتقادات حول إمكانية التحكم في الحساب الكمي وقابليته للتطبيق في مساحة حسابية كبيرة للغاية (تحتوي على الأقل على 253 حالة مستخدمة هنا ). "
(لا يتفق الجميع على أن الورقة الجديدة تقدم بالفعل تقريرًا عن "التفوق". على سبيل المثال ، يجادل باحثون من شركة IBM بأن المهمة التي تقوم بها Sycamore هي في متناول الكمبيوتر الكلاسيكي. "نقول أن المحاكاة المثالية للمهمة نفسها يمكن كتب ثلاثة من علماء شركة آي بي إم في منشور على المدونة يوم 21 أكتوبر / تشرين الأول ، أن يتم إجراؤه على نظام كلاسيكي في غضون 2.5 يومًا وبدقة أكبر بكثير. يمكن تقليص التكلفة الكلاسيكية للمحاكاة. ")
ومع ذلك ، شدد أوليفر أيضًا على أنه لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به قبل أن تصبح أجهزة الكمبيوتر الكمومية جزءًا مهمًا من حياتنا اليومية. على سبيل المثال ، كتب ، سيتعين على الباحثين تطوير خوارزميات جديدة يمكنها العمل مع المعالجات الكمية المعرضة للخطأ والتي ستكون متاحة في المستقبل القريب. ولجعل التكنولوجيا قابلة للتطبيق تجاريًا على المدى الطويل ، سيتعين على العلماء وضع بروتوكولات قوية لتصحيح الأخطاء الكمية.
- يقوم الفيزيائيون بعكس الوقت للجسيمات الصغيرة داخل كمبيوتر الكم
- البيانات غير القابلة للاختراق: في الأولى ، يتم اختبار الاتصالات الكمية الآمنة عبر الساتل الميكروي
- الكمبيوتر العملاق الجديد سوف يمتد القارات ، يتفوق على الأسرع في العالم
ملاحظة المحرر: تم تحديث هذه القصة في 24 أكتوبر لتشمل أفكار علماء IBM الذين لا يعتقدون أن الدراسة الجديدة توضح التفوق الكمي.
كتاب مايك وول عن البحث عن حياة غريبة "في الخارج"(جراند سنترال للنشر ، 2018 ؛ موضحة من قبل كارل تيت) ، خارج الآن. تابعوه على تويتر michaeldwall. تابعنا على تويتر Spacedotcom أو موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك.
