Paskaidrots: Kas ir kvantu pārākums?
Kvantu pārākums ir pavērsiens, kas jau sen tika meklēts skaitļošanā, un tagad Google ir paziņojis, ka tas ir to sasniedzis. Ieskats zinātnē, kas ir koncepcijas pamatā, un tas, kas patiesībā tika sasniegts un cik daudz vēl ir palicis.
Google Quantum Computer sastāvdaļa Santabarbaras laboratorijā, Kalifornijā, ASV. (Foto, izmantojot Reuters) Šonedēļ Google paziņoja, ka ir panākusi izrāvienu ar nosaukumu kvantu pārākums skaitļošanā. Ko tas nozīmē un kāpēc tas ir svarīgi?
Tātad, kas ir kvantu pārākums?
Tas ir termins, ko 2012. gadā ierosināja Džons Preskils, Kalifornijas Tehnoloģiju institūta teorētiskās fizikas profesors. Tas apraksta punktu, kurā kvantu datori var darīt lietas, ko klasiskie datori nespēj. Google gadījumā Kalifornijas Universitātes Santabarbaras pētnieki ir apgalvojuši, ka ir izstrādājuši procesoru, kas prasīja 200 sekundes, lai veiktu aprēķinus, kas klasiskam datoram būtu prasījuši 10 000 gadu.
Bet kas ir kvantu dators?
Mūsu tradicionālie datori darbojas, pamatojoties uz klasiskās fizikas likumiem, jo īpaši izmantojot elektroenerģijas plūsmu. No otras puses, kvantu dators cenšas izmantot likumus, kas regulē atomu un subatomisko daļiņu uzvedību. Šajā mazajā mērogā daudzi klasiskās fizikas likumi pārstāj darboties, un unikālie kvantu fizikas likumi stājas spēkā.
Šāda datora izstrāde ir bijis zinātnieku mērķis gandrīz četrus gadu desmitus. 1981. gadā fiziķis Ričards Feinmens rakstīja: Mēģinājums atrast fizikas datorsimulāciju, man šķiet, ir lieliska programma, ko izsekot... Daba nav klasiska... un, ja vēlaties izveidot dabas simulāciju, labāk dariet. padariet to kvantu mehānisku, un golly tā ir brīnišķīga problēma, jo tas neizskatās tik vienkārši.
Kāda būtu atšķirība šādai simulācijai?
Tas ir par apstrādes ātrumu. Apskatīsim, kā klasiskais dators apstrādā informāciju. Informācijas biti tiek glabāti kā 0 vai 1. Katra šādu ciparu (bitu virknes) virkne apzīmē unikālu rakstzīmi vai instrukciju; piemēram, 01100001 apzīmē mazo burtu a.
kat timpf neto vērtība
Kvantu datorā informācija tiek glabāta kvantu bitos jeb kubitos. Un kubits vienlaikus var būt gan 0, gan 1. Kvantu fizika ietver jēdzienus, kurus pat fiziķi raksturo kā dīvainus. Atšķirībā no klasiskās fizikas, kurā objekts var pastāvēt vienā vietā vienā reizē, kvantu fizika aplūko varbūtību, ka objekts atrodas dažādos punktos. Eksistenci vairākos stāvokļos sauc par superpozīciju, un attiecības starp šiem stāvokļiem sauc par sapīšanās.
Jo lielāks ir kubitu skaits, jo lielāks ir tajos saglabātās informācijas apjoms. Salīdzinot ar informāciju, kas tiek glabāta tādā pašā bitu skaitā, informācija kubitos palielinās eksponenciāli. Tas padara kvantu datoru tik jaudīgu. Un tomēr, kā 2012. gadā rakstīja Caltech's Preskill, uzticamas kvantu aparatūras izveide ir sarežģīta, jo ir grūti precīzi kontrolēt kvantu sistēmas.
Sundars Pichai ar vienu no Google Quantum Computers Santabarbaras laboratorijā Kalifornijā, ASV. (Foto, izmantojot Reuters) Vai tas ir tas, ko Google ir sasniedzis?
Pētnieki pierādīja, uz ko spēj kvantu dators. Viņi izveidoja 54 kubitu arhitektūru ar Sycamore, Google kvantu datoru. Kamēr viens no tiem nedarbojās, pārējie 53 kubiti bija sapinušies superpozīcijas stāvoklī.
Komanda sastādīja nejaušu aptuveni 1000 operāciju secību. Katru reizi, kad viņi palaiž šo nejaušo algoritmu, kvantu dators izveidos bitu virkni.
Tagad dažas bitu virknes var rasties biežāk nekā citas, un ir iespējams noteikt, kuras no tām ir lielākas. Tomēr, jo sarežģītāka ir nejaušā kvantu shēma, jo grūtāk klasiskajam datoram noteikt ticamākās bitu virknes, un grūtības pieauga eksponenciāli. Pārsvars tika sasniegts, parādot, ka kvantu procesoram bija nepieciešamas tikai 200 sekundes, lai aprēķinātu īpaši sarežģītu izlases algoritmu, savukārt ātrākajam superdatoram būtu nepieciešami 10 000 gadu, teikts Google e-pastā.
Džimija Fallona tīrā vērtība
Lasiet arī | Kvantu pārākums skaitļošanā: tests veikts, izmantošana reālajā pasaulē ir tālu
Tātad, ko tas dod?
Nav, ciktāl tas attiecas uz praktisko pielietojumu. Veiktais uzdevums šim atskaites punktam nav īpaši svarīgs; tas daudz vairāk ir saistīts ar faktu, ka pagrieziena punkts notika pirmajā vietā, teikts Google e-pastā. Tā kā analoģiju minēja brāļus Raitus: lai viņi pierādītu, ka aviācija ir iespējama, nebija tik svarīgi, kur lidmašīna virzās, kur tā pacēlās un nolaidās, bet gan tam, vai tā vispār spēja lidot.
Vai visi ir pārliecināti?
IBM ir apstrīdējis Google apgalvojumu, ka tā kvantu aprēķinus nevar veikt tradicionāls dators. Kādā emuāra ierakstā IBM ir apgalvojis, ka Google pētnieku aprakstīto aprēķinu ar esošu datoru varētu veikt mazāk nekā divarpus dienās, nevis 10 000 gadu laikā.
Starp citu, pats IBM ceturtdien paziņoja par kvantu skaitļošanas izrāvienu. Tā pētnieki panāca izrāvienu atsevišķu atomu kvantu uzvedības kontrolē, demonstrējot daudzpusīgu jaunu kvantu skaitļošanas bloku, savā tīmekļa vietnē paziņoja IBM. Raksts ir publicēts žurnālā Science. Google pētījumi parādās vietnē Nature.
Nepalaidiet garām no Explained | Dušjans Čautala: Šis 31 gadu vecais 'buda' sazinās ar visiem
Kas tālāk?
Zinātnieki vēlas uzlabot savu darbu, tostarp atklāt un novērst kļūdas. Kalifornijas Universitāte Santa Barbarā atzīmēja, ka pētījums jau ir panācis ļoti reālu rīku nejaušu skaitļu ģenerēšanai. Nejauši skaitļi var būt noderīgi dažādās jomās, tostarp šifrētu atslēgu aizsardzībā atšifrēšanai, kas var būt potenciāli grūts jautājums valdībām.
jacob jules villere
Kvantu datori kādu dienu varētu radīt milzīgus sasniegumus zinātnes pētniecībā un tehnoloģijās. Starp jomām, kuras var iegūt, ir mākslīgais intelekts un jaunas zāļu terapijas. Tomēr tas viss ir tālu.
Dalieties Ar Draugiem:
