Jauni pavērsieni ceļā uz kvantu pārākumu

IBM

Pēc gadu desmitiem ilgas ažiotāžas un virsrakstiem kvantu datori beidzot ir gatavi demonstrēt savu pārākumu pār parastajām iekārtām.

Tomēr tas, kad tieši tas notiks, ir nedaudz neskaidrs. Turklāt paies vēl kāds laiciņš, pirms šīs maģiskās mašīnas būtiski ietekmēs mūsu dzīvi.

Tiek uzskatīts, ka punkts, kurā kvantu mašīnai jāspēj veikt aprēķinus, kas ir pārāk sarežģīti, lai tos modelētu ar jebkuru parasto mašīnu, kas ir orientieris, kas pazīstams kā kvantu pārākums, ir aptuveni 49 kubiti, kas ir kvantu ekvivalents bitiem, kas attēlo. viens vai 0 parastajā datorā.

Šķiet, ka Google pētnieki ir līderi cīņā par 49 kubitu iekārtu (skatiet Google New Chip Is a Stepping Stone to Quantum Computing Supremacy). Tomēr šīs nedēļas sākumā IBM kvantu pētniecības laboratorijas pētnieki Yorktown Heights, Ņujorkā, demonstrēts ka ir iespējams modelēt kvantu datora uzvedību ārpus 49 kubitu orientiera, izmantojot vairākas gudras matemātikas metodes. IBM arī ļauj programmētājiem eksperimentēt ar saviem kvantu datoriem, izmantojot mākoņa platformu IBM Q .

Divi IBM kvantu skaitļošanas zinātnieki Hanhee Paik (pa kreisi) un Sāra Šeldona pārbauda vienu no uzņēmuma iekārtām. IBM

Mēs nedomājam, ka būs viens orientieris vai metrika, lai novērtētu kvantu datora iespējas, saka Bobs Višņefs , IBM pētnieks, kurš ir iesaistīts jaunajā simulācijas darbā. Mēs aktīvi meklējam metodes, kas parāda, ka kvantu mašīnām ir priekšrocības salīdzinājumā ar klasiskajām sistēmām.

Lai kvantu dators būtu noderīgs, tam būs nepieciešami ievērojami vairāk nekā 49 kubiti. Labākais pasākums būs reālu problēmu risināšana, un joprojām nav skaidrs, kad tas kļūs iespējams, lai gan impulss palielinās.

Lai pārspētu to, ko parastie datori var sasniegt, apstrādājot informāciju parasto bitu veidā, kvantu datori izmanto fizikas pretintuitīvo, varbūtības raksturu atomu un subatomu mērogā. Izmantojot superpozīcijas un sapīšanās jēdzienus, kas Einšteinu mulsināja un kaitināja, šīs mašīnas var veikt aprēķinus principiāli citādā veidā, veicot ārkārtīgi sarežģītus aprēķinus ar ātrumu, kas citādi nebūtu iedomājams (skatiet 10 Breakthrough Technologies 2017: Practical Quantum Computers).

Neskatoties uz to, ka kvantu datora jaudas mērīšana notiek uz priekšu un atpakaļ, eksperti ir vienisprātis, ka 49 kubitu sasniegšana joprojām būtu nozīmīgs solis. Jebkura sistēma ar daudz kubitu ir vērtīga, jo, lai sasniegtu 1 000 vai 1 000 000 kubitu, mums vispirms ir jātiek galā ar 100, saka. Kristofers Monro , Merilendas universitātes profesors, kurš pēta kvantu informācijas teoriju. Kvantu komponentu simulācijai ir svarīga loma virzībā uz sarežģītākām sistēmām, jo ​​ne vienmēr ir praktiski pārbaudīt dizaina uzvedību, izmantojot reālu aparatūru.

Gan Google, gan IBM izstrādā savas mašīnas, izmantojot supravadošās ķēdes, kas atdzesētas līdz ekstremālām temperatūrām. IBM ir paziņojis par 16 kubitu mašīnu, un tiek uzskatīts, ka Google ir 22 kubitu mašīna, lai gan uzņēmumam tas vēl nav oficiāli jāapstiprina.

IBM 16 kubitu mikroshēma.

Sacensībās, lai izveidotu pirmos praktiskos kvantu datorus, iesaistītie arī cenšas izstrādāt programmatūras rīkus, kas padarīs šīs mašīnas noderīgas. Papildus IBM mākoņa platformai šonedēļ Google un Kalifornijā bāzēts starta uzņēmums Rigetti Computing paziņoja programmatūra ķīmisko simulāciju pārveidošanai kvantu datoram piemērotā formā. Šī jaunā programmatūra, ko sauc OpenFermion , ir brīvi pieejams un paredzēts darbam ar citiem kvantu datoriem, tostarp IBM.

Ķīmija un materiālu zinātne ir pirmais kvantu skaitļošanas mērķis, jo šī tehnoloģija var piedāvāt veidu, kā modelēt atomu mijiedarbību pilnīgi jaunos sarežģītības līmeņos (skatiet sadaļu Ķīmiķi ir pirmie, lai gūtu labumu no kvantu skaitļošanas ).

Saistīts stāsts

Saistīts stāsts

Monro saka, ka tādi centieni kā IBM Q un OpenFermion izrādīsies ļoti svarīgi, lai atvērtu potenciālos tehnoloģijas pielietojumus, kad tā palielināsies.

Es uzskatu, ka nākamajos piecos līdz desmit gados mums būs 100 plus kubitu iekārtas, kas būs pieejamas ikvienam, un tieši tad tiks atrastas noderīgas lietojumprogrammas, saka Monro. Es domāju, ka noderīgas kvantu lietojumprogrammas tiks atrastas tikai tad, kad mēs uzbūvēsim kvantu mašīnas, kuras varēs izmantot cilvēki, kuri zina par sarežģītām problēmām loģistikā, ekonomikas tirgos, modeļu atpazīšanas un materiālu modelēšanas jomā.

Tomēr pieaug interese par to, vai kvantu datori varētu būt noderīgi arī mašīnmācībā Endrjū Čailds , cits Merilendas universitātes profesors, saka, ka tas joprojām ir atklāts izaicinājums. Viņš saka, ka par kvantu mašīnmācību patiešām ir daudz diskusiju. Manuprāt, šī joma ir ļoti interesanta, taču tās solījums nebūt nav skaidrs.

Skots Āronsons , Teksasas Universitātes Ostinā profesors un tās Kvantu informācijas centra vadītājs teica a nesenais emuāra ieraksts ka IBM dokuments par kvantu pārākumu nemazināja Google kvantu pārākuma mērķa nozīmi.

Runājot pa e-pastu uz MIT tehnoloģiju apskats Āronsons arī brīdināja, ka pagrieziena punkts, bez šaubām, izraisīs ievērojamu ažiotāžu. Protams, pastāv risks, ka kvantu pārākuma lietas tiks pārspīlētas un pārprastas, viņš rakstīja. Kas šajā jomā nav bijis?

paslēpties