Квантовый компьютер Google прошел “невозможный” тест

Достиг ли Google квантового превосходства?

Google только что совершил квантовый скачок в области компьютерных наук. Используя современный квантовый компьютер компании, называемый Sycamore, Google заявила о “квантовом превосходстве” над самыми мощными супер компьютерами в мире, решая проблему, считающуюся практически невозможной для обычных машин.

Квантовый компьютер завершил сложное вычисление за 200 секунд. Этот же самый расчет занял бы даже самые мощные супер компьютеры примерно 10 000 лет, чтобы закончить, команда исследователей во главе с Джоном Мартинисом, физиком-экспериментатором из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, написала в своем исследовании, опубликованном в журнале Nature.

“Вполне вероятно, что время классического моделирования, в настоящее время оцениваемое в 10 000 лет, будет уменьшено за счет улучшенного классического оборудования и алгоритмов”, – говорится в заявлении Брукса Фоксена, аспиранта-исследователя в лаборатории Мартини.

“Но так как мы в настоящее время в 1,5 триллиона раз быстрее, мы чувствуем себя комфортно, претендуя на это достижение”, – добавил он, имея в виду превосходство квантовых компьютеров.

Квантовые компьютеры используют причудливую физику квантовой механики для решения задач, которые были бы чрезвычайно трудными, если не невозможными, для классических полупроводниковых компьютеров.

Расчет, который Google решил победить, является квантовым эквивалентом генерации очень длинного списка случайных чисел и проверки их значений миллион раз. В результате получается решение, не особенно полезное за пределами мира квантовой механики, но оно имеет большое значение для вычислительной мощности устройства.

Сила в неопределенности

Обычные компьютеры выполняют вычисления, используя “биты” информации, которые, подобно включенным и выключенным переключателям, могут существовать только в двух состояниях: либо 1, либо 0. Квантовые компьютеры используют квантовые биты, или “кубиты“, которые могут существовать как 1 и 0 одновременно. Это причудливое следствие квантовой механики называется состоянием суперпозиции и является ключом к преимуществу квантового компьютера перед классическими компьютерами.

Например, пара битов может хранить только одну из четырех возможных комбинаций состояний (00, 01, 10 или 11) в любой момент времени. Пара кубитов может хранить все четыре комбинации одновременно, потому что каждый кубит представляет оба значения (0 и 1) одновременно.

Если вы добавляете больше кубитов, мощность вашего компьютера растет экспоненциально. Три кубита хранят восемь комбинаций, четыре кубита хранят 16 и так далее. Новый компьютер Google с 53 кубитами может хранить 253 значения, или более 10 000 000 000 000 000 (10 квадриллионов) комбинаций. Это число становится еще более впечатляющим, когда в шоу появляется еще одно фундаментальное и не менее странное свойство квантовой механики: запутанные состояния.

В явлении, описанном Альбертом Эйнштейном как” жуткое действие на расстоянии”, частицы, которые взаимодействовали в определенный момент времени, могут запутаться. Это означает, что измерение состояния одной частицы позволяет одновременно знать состояние другой, независимо от расстояния между частицами. Если кубиты квантового компьютера запутаны, то все они могут быть измерены одновременно.

Квантовый компьютер Google состоит из микроскопических схем сверхпроводящего металла, которые запутывают 53 кубита в сложном суперпозиционном состоянии. Запутанные кубиты генерируют случайное число между нулем и 253, но из-за квантовой интерференции некоторые случайные числа проявляются больше, чем другие. Когда компьютер измеряет эти случайные числа миллионы раз, из их неравномерного распределения возникает закономерность.

“Для классических компьютеров гораздо сложнее вычислить результат этих операций, потому что он требует вычисления вероятности нахождения в любом из 253 возможных состояний, где 53 происходит от числа кубитов — экспоненциальное масштабирование – это то, почему люди интересуются квантовыми вычислениями для начала”, – сказал Фоксен.

Воспользовавшись странными свойствами квантовой запутанности и суперпозиции, лаборатория Мартини создала эту картину распределения с помощью чипа платана за 200 секунд.

На бумаге легко показать, почему квантовый компьютер может превзойти традиционные компьютеры. Демонстрация задачи в реальном мире-это совсем другая история. В то время как классические компьютеры могут накапливать миллионы рабочих битов в своих процессорах, квантовые компьютеры борются за масштабирование количества кубитов, с которыми они могут работать. Запутанные кубиты распутываются через короткие промежутки времени и становятся восприимчивыми к шуму и ошибкам.

Хотя это достижение Google, безусловно, подвиг в мире квантовых вычислений, область все еще находится в зачаточном состоянии, и практические квантовые компьютеры остаются далеко на горизонте, заявили исследователи.

Здесь собраны самые интересные новости, факты и статьи, которые есть в интернете:

У нас представлены самые удивительные, необычные и интересные истории, топы, факты и новости. Если информация показалась любопытной то подписывайтесь на «bestfacts.ru»! Уважаемые читатели, о чем вы бы еще хотели бы узнать и поделиться со своими друзьями??? Пишите свои предложения в комментариях или публикуйте свои интересные новости, факты и истории в рубрике ДОБАВИТЬ НОВОСТЬ!!!