Nowe zwroty akcji na drodze do supremacji kwantowej

IBM

Po dziesięcioleciach szumu i nagłówków, komputery kwantowe są wreszcie gotowe do zademonstrowania swojej wyższości nad konwencjonalnymi maszynami.

Dokładny moment, w którym to nastąpi, jest jednak nieco niejasny. Co więcej, minie jeszcze trochę czasu, zanim te magiczne maszyny będą miały zauważalny wpływ na nasze życie.

Uważa się, że punkt, w którym maszyna kwantowa powinna być w stanie wykonywać obliczenia zbyt złożone, aby modelować na dowolnej konwencjonalnej maszynie, punkt orientacyjny znany jako supremacja kwantowa, wynosi około 49 kubitów, kwantowego odpowiednika bitów reprezentujących jeden lub 0 w konwencjonalnym komputerze.

Wygląda na to, że badacze Google prowadzą w wyścigu o 49-kubitową maszynę (patrz „Nowy układ Google to odskocznia do supremacji obliczeń kwantowych”). Jednak na początku tego tygodnia naukowcy z laboratorium badań kwantowych IBM w Yorktown Heights w stanie Nowy Jork, zademonstrowane że możliwe jest modelowanie zachowania komputera kwantowego poza 49-kubitowym punktem orientacyjnym, wykorzystując kilka sprytnych technik matematycznych. IBM umożliwia również programistom eksperymentowanie z komputerami kwantowymi za pośrednictwem platformy chmurowej o nazwie IBM Q .

Dwaj naukowcy IBM zajmujący się obliczeniami kwantowymi, Hanhee Paik (po lewej) i Sarah Sheldon, badają jedną z maszyn firmy. IBM

Uważamy, że nie będzie jednego punktu orientacyjnego lub miernika do oceny możliwości komputera kwantowego, mówi Bob Wisnieff , badacz z IBM, który jest zaangażowany w nowe prace symulacyjne. Aktywnie przyglądamy się metodom, które pokazują, że maszyny kwantowe mają przewagę nad systemami klasycznymi.

Komputer kwantowy będzie potrzebował znacznie więcej niż 49 kubitów, aby był użyteczny. Najlepszym środkiem będzie rozwiązywanie rzeczywistych problemów i nie jest jasne, kiedy stanie się to możliwe, chociaż tempo nabiera tempa.

Aby przewyższyć to, co konwencjonalne komputery mogą osiągnąć dzięki przetwarzaniu informacji w postaci konwencjonalnych bitów, komputery kwantowe wykorzystują sprzeczną z intuicją, probabilistyczną naturę fizyki w skali atomowej i subatomowej. Wykorzystując superpozycję i splątanie – koncepcje, które zbijały z tropu i irytowały Einsteina – maszyny te mogą wykonywać obliczenia w zupełnie inny sposób, przeprowadzając niezwykle złożone obliczenia z prędkościami, które w innym przypadku byłyby nie do pomyślenia (patrz 10 Breakthrough Technologies 2017: Practical Quantum Computers ).

Pomimo ciągłych zmian w pomiarach pojemności komputera kwantowego, eksperci są zgodni, że osiągnięcie 49 kubitów nadal byłoby znaczącym krokiem. Każdy system z dużą ilością kubitów jest wart zachodu, ponieważ aby dostać się do 1000 lub 1 000 000 kubitów, musimy najpierw zająć się 100, mówi Christopher Monroe , profesor na Uniwersytecie Maryland, który studiuje teorię informacji kwantowej. Symulowanie komponentów kwantowych odgrywa ważną rolę w kierowaniu postępem w kierunku bardziej złożonych systemów, ponieważ nie zawsze jest praktyczne testowanie zachowania projektu przy użyciu prawdziwego sprzętu.

Zarówno Google, jak i IBM rozwijają swoje maszyny przy użyciu obwodów nadprzewodzących chłodzonych do ekstremalnych temperatur. IBM ogłosił maszynę z 16 kubitami, a powszechnie uważa się, że Google ma maszynę z 22 kubitami, chociaż firma jeszcze tego oficjalnie nie potwierdziła.

16-kubitowy układ IBM.

Ścigając się z budową pierwszych praktycznych komputerów kwantowych, zaangażowane osoby również starają się opracować narzędzia programowe, które uczynią te maszyny użytecznymi. Oprócz platformy chmurowej IBM, w tym tygodniu Google i kalifornijski startup Rigetti Computing ogłoszony oprogramowanie do przekształcania symulacji chemicznych do postaci, którą może obsłużyć komputer kwantowy. To nowe oprogramowanie o nazwie OpenFermion , jest dostępny bezpłatnie i przeznaczony do współpracy z innymi komputerami kwantowymi, w tym IBM.

Chemia i materiałoznawstwo są pierwszymi celami obliczeń kwantowych, ponieważ technologia ta może zaoferować sposób na modelowanie interakcji atomów na zupełnie nowym poziomie złożoności (patrz Chemicy są pierwsi w kolejce do czerpania korzyści z obliczeń kwantowych).

Powiązana historia

Powiązana historia

Monroe twierdzi, że wysiłki, takie jak IBM Q i OpenFermion, okażą się kluczowe w otwieraniu potencjalnych zastosowań technologii w miarę jej rozwoju.

Wierzę, że w ciągu najbliższych pięciu do dziesięciu lat będziemy mieli ponad 100 maszyn kubitowych, które będą dostępne dla każdego, i to właśnie wtedy zostaną znalezione przydatne aplikacje, mówi Monroe. Domyślam się, że użyteczne aplikacje kwantowe zostaną znalezione dopiero wtedy, gdy zbudujemy maszyny kwantowe, z których będą mogli korzystać ludzie znający się na trudnych problemach w logistyce, rynkach gospodarczych, rozpoznawaniu wzorców i modelowaniu materiałów.

Rośnie zainteresowanie tym, czy komputery kwantowe mogą być również przydatne do uczenia maszynowego, chociaż Andrzeja Childsa , inny profesor na Uniwersytecie Maryland, mówi, że pozostaje to otwartym wyzwaniem. Rzeczywiście, jest dużo szumu wokół kwantowego uczenia maszynowego, mówi. Myślę, że ten obszar jest bardzo interesujący, ale jego obietnica nie jest jasna.

Scott Aaronson , profesor Uniwersytetu Teksańskiego w Austin i kierownik Centrum Informacji Kwantowej, powiedział w ostatni wpis na blogu że artykuł IBM na temat supremacji kwantowej nie umniejsza wagi celu supremacji kwantowej Google.

Rozmowa przez e-mail do Przegląd technologii MIT , Aaronson ostrzegł również, że kamień milowy bez wątpienia wywoła spory szum. Oczywiście istnieje ryzyko, że rzeczy o supremacji kwantowej zostaną przereklamowane i źle zrozumiane – napisał. W tej dziedzinie, czego nie było?

ukryć