Kvantu dators: tests veikts, izmantošana reālajā pasaulē ir tālu

Klasiskajā skaitļošanā karstums ar laiku sazvērējas, lai uzliktu ierobežojumus iespējamajam. Vakuuma lampu laikmetā ilgus aprēķinus nevarēja pabeigt, jo aprīkojums izdegtu.

Septembra vidū NASA tīmekļa vietnē parādījās zinātniski pētnieciskais dokuments, ko izstrādājuši 14 iestāžu un laboratoriju zinātnieki, kurus vadīja Google AI Quantum Mauntinvjū. (Avots: Googleblog)

Valdībai vairs nevajag aģitēt par piekļuvi drošiem sakariem sociālajos medijos, jo kvantu dators, kura ierašanās ir tikko pieprasīta , padarīs kriptogrāfisko drošību lieku.

Kas tiek apgalvots un apstrīdēts

Septembra vidū NASA tīmekļa vietnē parādījās zinātniski pētnieciskais dokuments no 14 iestādēm un laboratorijām, ko vadīja Google AI Quantum Mauntinvjū, un mīklainā veidā pazuda, atstājot zinātnieku un matemātikas kopienas nemierīgi mētāties pēc tā. Viņu satraukums nebija nepamatots, jo laikraksts apgalvoja kvantu pārākums — izstrādāt kvantu mašīnu ar nosaukumu Sycamore, kas var atrisināt problēmas, kuras klasiskie datori praktisku iemeslu dēļ nevar atrisināt.

Klasiskajā skaitļošanā karstums ar laiku sazvērējas, lai uzliktu ierobežojumus iespējamajam. Vakuuma lampu laikmetā ilgus aprēķinus nevarēja pabeigt, jo aprīkojums izdegtu. Mūsdienu pusvadītāju integrālās shēmas arī rada siltumu, kas nav pietiekami, lai sadedzinātu, bet pietiekami, lai palēninātu. Google apgalvo, ka Sycamore problēmu atrisināja aptuveni 200 sekundēs, kas augstākā līmeņa superdatoram būtu prasījuši aptuveni 10 000 gadu. Rezultāti — rakstā, kas mīklaini pazuda — trešdien oficiāli parādījās Nature, apstiprinot apgalvojumu, ka skaitļošanas slieksnis, kas bija paredzēts kopš Pola Beniofa, Ričarda Feinmena un Jurija Manina uzsākšanas diskusijā 1980. gados, ir pārkāpts.

Tikmēr IBM pētnieki ir apstrīdējuši Sycamore atklājumu, uzskatot, ka klasiskais dators atpalika par 10 000 gadu, jo tas bija neefektīvi konfigurēts. Spārdot riepas un iztīrot aizbāžņus, viņi ir iebilduši, aiztaisītu plaisu roku rokā. Lieta joprojām ir saspringta, līdz IBM atkārto etalona testu. Saskaņā ar zinātnes metodi, jautājums paliek atklāts, līdz tas publicē savus secinājumus.

Vairāki stāvokļi

Kopš Kanādas premjerministra Džastina Trudo paskaidrojuma kvantu skaitļošana perimetra Teorētiskās fizikas institūta draņķīgajam žurnālistam nekas daudz neatliek skaidrot. Pietiek pateikt, ka, lai gan klasiskās mašīnas apstrādā informācijas bitus, kas attēloti ar stāvokļiem 0 un 1, attēlojot ieslēgtu un izslēgtu, kvantu mašīnas manipulē ar kubitiem vai kvantu bitiem. Tiem ir divas īpašības, kas var apstrādāt datus augstākas pakāpes — superpozīcija un sapīšanās.

Lai gan kvantu un bruto pasaules būtība ir būtiski atšķirīga, to var ilustrēt ar analoģiju ar Šrēdingera kaķi, nelaimīgu dzīvnieku, kas iesprostots kastē ar kaut ko potenciāli letālu, piemēram, toksiskas gāzes kannu. Grūtajā pasaulē mēs pieņemam, ka kaķis ir dzīvs, līdz tiek atbrīvota gāze, pēc tam tas ir miris. Bet kvantu līmenī parādības sabrūk vienā stāvoklī tikai tad, kad tās tiek novērotas. Visos citos laikos tie pastāv visos iespējamos stāvokļos. Kaķis ir redzams kā miris vai dzīvs tikai tad, kad novērotājs atver kasti. Visos citos laikos tas ir gan miris, gan dzīvs, superpozīcijas stāvoklī. Turklāt, ja kaķis var nejauši izlaist gāzi, tā stāvoklis un tvertnes stāvoklis ir nesaraujami saistīti.

Tā ir sapīšanās, ko Einšteins nosauca par spokainu darbību no attāluma. Divas sapinušās subatomiskās daļiņas varētu atrasties gaismas gadu attālumā viena no otras, tomēr tās varētu būt saistītas. Kvantu datori izmanto šīs divas īpašības, lai sasniegtu ātrumu un skaitļošanas telpas, kas pārspētu klasisko mašīnu, kodējot datus kvantu stāvokļos un veicot kvantu darbības ar tiem.

Sundars Pichai ar vienu no Google Quantum Computers Santabarbaras laboratorijā Kalifornijā, ASV. (Foto, izmantojot Reuters)

Vēl jūdzes

Ko kvantu skaitļošanas ienākšana nozīmē jums un man? Nedaudz. Ne uzreiz. Tā kā Sycamore veica tikai etalonpārbaudi, kas nav izmantojama reālajā pasaulē, un Google nevar to izmantot, lai nākamajā nedēļā sasniegtu pasaules dominēšanu. Pat ja tā ir demonstrējusi kvantu pārākumu, var paiet gadi vai gadu desmiti, līdz tehnoloģija būs brīvi pieejama.

Kubiti ir stabili tikai kriogēnās temperatūrās, un tikai valdības un lielas korporācijas var cerēt, ka telpās tiks saglabāts kvantu dators. Pārējiem no mums būtu jābūt atkarīgiem no mākoņdatošanas un programmatūras kā pakalpojuma. Nav tā spožākā iekārta, ja vēlaties, piemēram, izlauzt dienasgaismas no Gmail.

Taču sākotnēji valdības un korporācijas būtu vienīgie kvantu skaitļošanas lietotāji, jo tikai viņus interesē jautājumi, uz kuriem tā atbild. Kvantu datoru Kvantu sistēmu modelēšanai ievietoja Feinmens. Tagad to varēs izmantot laboratorijās, lai modelētu sistēmas, kas reālajā pasaulē pastāv tikai ekstremālos apstākļos, piemēram, lielajā hadronu paātrinātājā.

Google Quantum Computer sastāvdaļa Santabarbaras laboratorijā, Kalifornijā, ASV. (Foto, izmantojot Reuters)

Laboratorijas spēs ražot visprogresīvākos darbus, neieguldot liela mēroga infrastruktūrā, un, iespējams, nebūs jāsadarbojas dažādās valstīs un kontinentos. Kvantu datori būtu noderīgi arī uzdevumiem, kas apstrādā milzīgus datu apjomus. Datu ieguve un mākslīgais intelekts būtu galvenie ieguvēji, kā arī zinātnes, kas nodarbojas ar datu apjomiem, no astronomijas līdz valodniecībai.

Nepalaidiet garām no Explained | Dušjans Čautala: Šis 31 gadu vecais 'buda' sazinās ar visiem

Tumšā puse

Kvantu skaitļošanas tumšā puse ir tās graujošā ietekme uz kriptogrāfisko šifrēšanu, kas nodrošina sakarus un datorus. Šifrēšana ir atkarīga no ļoti lieliem pirmskaitļiem, kas kalpo kā sēklas, no kurām sarunas puses ģenerē kriptogrāfiskās atslēgas un apmainās ar tām. Tas darbojas, jo šifrēšana un atšifrēšana ir funkcionāli asimetriska. Datoram ir vieglāk reizināt ļoti lielus pirmskaitļus, nekā reizināt reizinājumu līdz tā sastāvā esošajiem pirmskaitļiem. Šī atšķirība saglabā jūsu WhatsApp ziņojumu privātumu, taču, ja izredzes izlīdzinātu eksponenciāli jaudīgi datori, privātums tiešsaistē būtu miris.

Tehnoloģija ne vienmēr ir risinājums. Bieži vien tas rada jaunas problēmas, un risinājums slēpjas likumā. Ilgi pēc sociālo mediju un mākslīgā intelekta dzimšanas tagad ir prasības tos regulēt. Būtu saprātīgi izstrādāt kvantu skaitļošanas normatīvo regulējumu, pirms tā kļūst plaši pieejama. Tā ir pārveidojoša tehnoloģija, kuras turpmāko izmantošanu plašā nozaru spektrā no datu analīzes līdz ģeopolitikai nevar pilnībā paredzēt. Tādā ziņā tā drīzāk atgādina kodoltehnoloģiju, ko 23 gadus pēc Hirosimas regulēja globāls režīms ar Kodolieroču neizplatīšanas līgumu. Būtu lietderīgi tagad regulēt kvantu skaitļošanu vai vismaz noteikt tās likumīgās izmantošanas robežas.

Dalieties Ar Draugiem:

David Dobrik 2019. gada neto vērtība