Artikel itu adalah tekaan mengenai sifat komputer kuantum, yang diumumkan oleh Google. Syarikat itu mendakwa bahawa "komputer kuantum dapat mencapai apa yang diperlukan oleh komputer moden ribuan tahun." Majalah itu mengajukan soalan: adakah pasukan Google memahami kereta yang mereka buat? Dan adakah dia tidak akan "mengoptimumkan" orang itu?
Dalam artikel baru-baru ini dari Quantum Computing Lab Google, diumumkan bahawa syarikat itu telah mencapai ketuanan kuantum. Ini hanya cakap-cakap, tetapi apa maksudnya?
Pada tahun 2012, saya mencipta istilah "keunggulan kuantum" untuk titik di mana komputer kuantum dapat melakukan apa yang tidak dapat dilakukan oleh komputer klasik - dan tanpa mengira kegunaan tugas. Dengan istilah baru ini, saya ingin menekankan betapa pentingnya sejarah yang kita lalui. Adalah suatu kehormatan untuk hidup di era perkembangan teknologi maklumat berdasarkan prinsip-prinsip fizik kuantum.
Istilah "keunggulan kuantum" - dan memang fenomena itu sendiri - telah menimbulkan banyak kontroversi. Dan atas dua sebab sekaligus. Pertama, perkataan "keunggulan" terdengar buruk dari sudut pandang politik - ia membangkitkan hubungan yang menjijikkan dengan "keunggulan putih." Kedua, istilah ini hanya memperburuk gembar-gembur umum mengenai teknologi kuantum, dan sudah terlalu banyak. Saya masih melihat yang kedua, tetapi saya benar-benar ketinggalan yang pertama. Walaupun begitu, istilah itu tersekat, dan sekarang pasukan kuantum di Google telah menggunakannya dengan penuh semangat.
Saya memikirkan beberapa pilihan lagi, tetapi saya menolak semuanya, memutuskan bahawa "keunggulan kuantum" menggambarkan keadaan dengan cara yang terbaik. Saya juga merenungkan "kelebihan kuantum" - dan istilah ini juga mula digunakan. Tetapi untuk selera saya, "keunggulan" masih terdengar lebih tepat dan meyakinkan. Pada perlumbaan, mereka membicarakan kelebihan walaupun satu kuda berada di depan yang lain kurang dari satu badan. Kelajuan komputer kuantum untuk tugas-tugas tertentu adalah beberapa kali lebih tinggi daripada yang klasik. Secara teori, bagaimanapun.
Artikel Google baru-baru ini menggambarkan perkara ini dengan jelas. Dengan menggunakan peranti dengan 53 qubit (analog kuantum bit komputer klasik), mereka dapat melakukan pengiraan kuantum dalam beberapa minit yang memerlukan ribuan tahun untuk superkomputer paling berkuasa hari ini. Sekiranya ini benar, maka ini adalah pencapaian luar biasa dalam fizik eksperimen dan bukti perkembangan yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam perkakasan kuantum. Saya mengucapkan tahniah kepada semua peserta dalam eksperimen ini.
Walau bagaimanapun, terdapat tangkapan di sini. Pasukan Google mengakui bahawa masalah yang diselesaikan oleh mesin mereka dengan kepantasan yang luar biasa dipilih dengan teliti untuk menunjukkan keunggulan komputer kuantum. Tidak ada akal praktikal dalam menyelesaikannya. Singkatnya, komputer kuantum melaksanakan urutan arahan yang dipilih secara rawak, setelah itu semua qubit diukur, menerima rentetan bit pada output. Ini adalah pengiraan kuantum struktur yang sangat kecil. Ya, tugas seperti ini sangat sukar bagi komputer klasik, tetapi jawapannya juga tidak begitu bermakna.
Namun hasilnya luar biasa. Dengan mengesahkan bahawa output komputer kuantum mereka sepadan dengan output komputer super klasik (tentu saja, kecuali jika operasi memerlukan ribuan tahun, tentu saja), pasukan mengesahkan bahawa mereka memahami peranti mereka dan ia berfungsi seperti yang diharapkan. Sekarang setelah kami mengetahui bahawa perkakasan berfungsi, ia dapat dimuat dengan tugas yang lebih berguna.
Video promosi:
Mengapa penting untuk memeriksa prestasi peralatan? Kerana sangat sukar untuk mengendalikan komputer kuantum dengan tepat. Dari satu segi, pertimbangan sederhana mengenai sistem kuantum pasti melanggarnya - prinsip ketidakpastian Heisenberg yang terkenal dalam tindakan. Oleh itu, jika kita ingin menggunakan sistem sedemikian untuk menyimpan dan memproses maklumat yang boleh dipercayai, kita perlu memastikannya hampir terpencil dari dunia luar. Pada masa yang sama, kita memerlukan qubit untuk berinteraksi antara satu sama lain - kita mahu memproses data. Di samping itu, kita harus mengawal sistem dari luar dan akhirnya mengukur qubit untuk mengetahui hasil pengiraan kita. Sangat sukar untuk membuat sistem kuantum yang memenuhi semua kriteria ini. Untuk mencapai hasil semasa, memerlukan bertahun-tahun kemajuan dalam bidang bahan,pengeluaran, pembangunan dan kawalan.
Pencapaian Google adalah tonggak dalam pengembangan komputer kuantum yang diaplikasikan. Saya berpendapat bahawa era yang akan datang memerlukan nama yang terpisah - dan muncul dengan "kuantum tahap menengah yang bising" atau NISQ. Sajak dengan risiko. "Tahap Menengah" adalah mengenai ukuran komputer kuantum yang menjadi lebih berpatutan. Pada kadar ini, mereka akan dapat melakukan tugas yang terlalu berat untuk superkomputer masa kini. "Noisy" menekankan kawalan yang tidak sempurna dan kegagalan dan kesalahan yang terhasil dari masa ke masa. Kami belum dapat membuat pengiraan yang panjang - jawapan yang betul tidak mungkin memberi kesan kepada kami.
Pasukan Google telah membuktikan bahawa mungkin untuk membina mesin kuantum yang besar dan tepat untuk menyelesaikan tugas-tugas yang mustahil sebelumnya. Mari kita fikirkan ini sebagai permulaan era baru - era quanta atau NISQ peringkat pertengahan yang bising.
Apa yang akan berlaku seterusnya? Sudah tentu, Google dan pembuat perkakasan lain mengharapkan penggunaan praktikal untuk peranti kuantum mereka. Komputer kuantum yang lebih kuat akan membantu para saintis mengembangkan bahan dan sebatian kimia baru atau memperbaiki alat untuk pembelajaran mesin, tetapi komputer kuantum yang bising dengan beberapa ratus qubit akan memberikan sedikit kebaikan. Walau bagaimanapun, kami mempunyai beberapa idea praktikal untuk komputer NISQ yang akan kami cuba. Dengan melakukan ini, kita akan mencapai kaedah pengoptimuman yang lebih baik dan simulasi fizik yang lebih tepat - walaupun, sebenarnya, kita tidak begitu yakin akan kejayaannya. Tetapi akan tetap menarik untuk bermain dengan teknologi NISQ untuk melihat apa yang boleh dilakukannya. Saya mengirabahawa komputer kuantum lambat laun akan mengubah masyarakat kita - walaupun ini adalah masalah masa depan.
Dalam artikel 2012 di mana saya mencipta istilah "ketuanan kuantum," saya beralasan, "Bagaimana rasanya menguruskan sistem kuantum berskala besar? Hanya "sangat sukar" atau "sangat sukar"? Sekiranya yang pertama, maka setelah beberapa dekad kerja keras kita mungkin berjaya. Sekiranya yang terakhir, ini akan memakan masa beberapa abad, dan walaupun itu bukan fakta bahawa ia akan berjaya. " Kemajuan baru-baru ini oleh pasukan Google mendorong kami untuk mempercayai bahawa kami menangani kes pertama - "sangat sukar." Sekiranya demikian, banyak teknologi kuantum akan muncul dalam beberapa dekad yang akan datang.
James O'Brien
