Google официально заявляет о достижении квантового превосходства

В прошлом месяце мир квантовых вычислений загорелся новостью о том, что Google, возможно, достиг квантового превосходства. Черновая версия документа появилась на веб-сайте НАСА, утверждая, что это, но была быстро выдернута в автономном режиме. Теперь окончательная версия того же документа была опубликована в журнале Nature, официально заявляя о том, что ранее подразумевалось в быстром появлении и исчезновении проекта. Google утверждает, что достигла так называемого квантового превосходства, продемонстрировав квантовый компьютер, способный решить проблему, которую не может вычислить ни один классический компьютер за разумное время.

Является ли это моментом, когда квантовое превосходство достигается абсолютно без вопросов? По данным IBM, нет. Вот что происходит.

Достижение квантового превосходства

Чтобы достичь квантового превосходства, Google должен продемонстрировать, что квантовый компьютер выполнил серию операций на скоростях, которые классические компьютеры буквально не способны достичь. Существуют проблемы, которые современный классический компьютер не смог закончить, используя самые известные методы сегодняшнего дня, до тепловой смерти вселенной.

Ученые, однако, имеют досадную тенденцию находить более быстрые способы вычисления рабочих нагрузок, улучшая базовые алгоритмы, используемые для этого. Написание максимально эффективных алгоритмов - невероятно сложная тема, затрагивающая все, от возможностей аппаратной платформы до языка и компилятора, используемых для генерации базового кода. Поиск новых ярлыков и более эффективных методов решения проблем - это основной способ повышения скорости анализа сложных данных в классических вычислениях HPC, помимо влияния закона Мура и других аппаратных улучшений.

Всего несколько дней назад, до того как статья Google была официально опубликована в журнале Nature, IBM выпустила статью, в которой утверждается, что есть способ выполнить выбранную Google нагрузку на классической машине. Google утверждает, что они достигли квантового превосходства, потому что «процессору Sycamore компании требуется около 200 секунд для выборки одного экземпляра квантовой схемы миллион раз - наши тесты в настоящее время показывают, что эквивалентная задача для современного классического суперкомпьютера займет около 10000 лет ".

А вот и IBM:

Как мы утверждали в этой статье, вторичное хранилище может расширить вычислительные возможности суперкомпьютеров для моделирования квантовых цепей… По нашим оценкам, на суперкомпьютере Summit в Национальных лабораториях Оук-Риджа вторичное хранилище позволяет моделировать 53- и 54-кубитные схемы Sycamore. с высокой точностью до произвольной глубины ... В частности, для 20 циклов шаблона запутывания ABCDCDAB, который специально разработан для проверки алгоритмов классического моделирования, мы оцениваем, что вычисления займут приблизительно два с половиной дня.

Google говорит, что достиг квантового превосходства, выполнив расчет, который не может быть выполнен в классической системе за разумное время. IBM пытается обойти способность Google претендовать на корону квантового превосходства, утверждая, что нет, Google фактически не достигла квантового превосходства, потому что, по оценкам IBM, она может расширить суперкомпьютер особым образом, что позволило ему выполнить те же вычисления за 2,5 дня. ,

Это слабое опровержение со стороны IBM. Во-первых, Google описывает что-то, что он сделал, в то время как IBM описывает то, что он теоретизировал, можно было бы сделать. С другой стороны, стоящий квантовый компьютер и говорящий: «Мы нашли способ выполнить задачу намного быстрее, чем классический компьютер сегодня», он по-прежнему имеет отношение к более широкому кругу квантовых исследований и улучшений. Если работа, выполняемая в области квантовых вычислений, стимулирует работу, которая приводит к более эффективным алгоритмам классических вычислений, это является беспроигрышным вариантом в том, что касается разработки программного обеспечения.

Может быть легче понять взаимосвязь между квантовыми и классическими вычислениями, если обратиться к самым ранним дням цифровых вычислений. В то время как цифровые компьютеры в конечном счете опережали аналоговые компьютеры, самые ранние цифровые машины были электромеханическими, основанными на реле, системами, которые были намного медленнее, чем аналоговые компьютеры того времени. Было несколько значительных цифро-аналоговых компьютерных гибридов, которые использовали лучшие черты обоих миров, прежде чем цифровые компьютеры полностью захватили производственный ландшафт.

Если вы думаете об этом с этой точки зрения, «цифровое превосходство» не было ни одним событием. Аналоговые компьютеры совершенствовались в течение десятилетий, в которых они использовались, так же как и цифровые компьютеры, и лучшие аналоговые системы, скажем, 1960 года были быстрее и более эффективны, чем лучший аналоговый компьютер 1920 года. Однако цифровые машины совершенствовались быстрее и были способны решение гораздо более широкого круга проблем. Цифровые компьютеры со временем заменили аналоговые системы.

Одно важное различие между квантовыми и классическими вычислениями по сравнению с цифровыми и аналоговыми заключается в том, что никто не ожидает, что квантовые компьютеры когда-либо заменят классические машины. Для работы квантовых компьютеров требуется жидкий азот, и нет способа дублировать такую настройку охлаждения в коробке, которую вы положите под стол или положите в карман. В данном случае мы не рассматриваем один и тот же вид долгосрочного цикла замены, но следует ожидать, что по мере развития как квантовых, так и классических компьютеров классические компьютеры будут по-прежнему способны выполнять тесты, которые они когда-то не могли рассчитать эффективно. Однако квантовые компьютеры будут расширять свои возможности в этих тестах принципиально иным образом.

Эксперт по квантовым вычислениям Скотт Ааронсон делает это в своем блоге:

С 53-кубитным чипом вполне возможно увидеть ускорение в несколько миллионов раз в режиме, когда вы все еще можете напрямую проверять выходные данные, а также видеть, что ускорение растет экспоненциально с количеством кубитов, точно как и предсказывал асимптотический анализ.

Другими словами, даже если есть умное ускорение, которое может сделать это конкретное решение симулируемым на классическом компьютере, быстрый рост числа кубитов в универсальном квантовом компьютере скоро будет препятствовать тому, чтобы такие решения работали вообще. По мере увеличения числа доступных кубитов также увеличивается количество проблем, которые могут решить квантовые вычисления.

Так. Достиг ли Google абсолютного квантового превосходства? Пока все выглядит так, хотя многие очень проницательные люди будут анализировать этот документ в ближайшие дни и недели. Но пока IBM пытается утверждать, что нет, я не вижу, чтобы многие ученые поддержали это утверждение. В течение многих лет возникали реальные вопросы о том, можно ли вообще построить квантовый компьютер. Сегодня исследователи пытаются понять, как создавать машины, которые могут выполнять полезную работу. Даже если бы статья Google была отозвана, вопрос о квантовом превосходстве, по-видимому, во многом зависит от «когда», а не «если».

Читать далее

Исследователи установили новую запись о расстоянии квантового запутывания

Эксперимент в Германии, который установил новую запись расстояния запутывания - с атомами, а не фотонами - мог бы помочь пролить свет на эту причуду Вселенной.

Google анонсирует чип квантовой вычислительной техники Bristlecone

Google только что анонсировала новую микросхему квантовой вычислительной техники Bristlecone, которая может привести к крупному прорыву, известному как «квантовое превосходство».

Исчезнувшая компания Google Paper Claims достигла «квантового пр

Google, возможно, достиг квантового превосходства, но компания свернула газету, утверждая это.

Как разобраться в претензии Google на квантовое превосходство

Google создал квантовый компьютер, который действительно сложно симулировать с помощью обычного компьютера. Мы рассмотрим, как они это сделали, и сколько вы должны заботиться.