Članak je nagađanje o svojstvima kvantnog računala, najavio Google. Tvrtka tvrdi da je "kvantno računalo uspjelo postići ono što bi modernim računalima trebalo tisuće godina." Časopis postavlja pitanje: razumije li Googleov automobil koji su stvorili? I neće li ona "optimizirati" osobu?
U nedavnom članku Googleovog laboratorija Quantum Computing objavljeno je da je tvrtka postigla kvantnu izvrsnost. Ovo je samo razgovor, ali što sve to znači?
Godine 2012. izmislio sam izraz "kvantna superiornost" za točku u kojoj kvantna računala mogu raditi ono što klasična računala ne mogu - i bez obzira na korisnost zadataka. Ovim novim izrazom želio sam naglasiti kakvo povijesno važno vrijeme u kojem živimo. Čast je živjeti u eri razvoja informatičke tehnologije koja se temelji na načelima kvantne fizike.
Izraz "kvantna superiornost" - i doista sam fenomen - izazvao je mnogo kontroverzi. I to iz dva razloga odjednom. Prvo, riječ "superiornost" zvuči loše s političkog stajališta - izaziva odvratne asocijacije s "bijelom superiornošću". Drugo, ovaj pojam samo pogoršava opći hype oko kvantnih tehnologija i već ih je previše. Još sam predvidio drugo, ali prvo sam potpuno propustio. Bilo kako bilo, izraz se zaglavio, a sada ga je kvantni tim na Googleu prihvatio sa oduševljenjem.
Pregledao sam još nekoliko opcija u glavi, ali sve sam ih odbacio, zaključivši da "kvantna superiornost" najbolje odražava situaciju. Razmišljao sam i o „kvantnoj prednosti“- i ovaj je termin također počeo koristiti. Ali po mom ukusu, "superiornost" i dalje zvuči preciznije i uvjerljivije. Na utrci govore o prednosti čak i kad je jedan konj ispred drugog za manje od jednog tijela. Brzina kvantnog računala za određene zadatke nekoliko je puta veća od klasične. Teoretski, svejedno.
Nedavni Googleov članak to jasno ilustrira. Pomoću uređaja s 53 kubita (kvantnih analoga bitova klasičnog računala) uspjeli su izvesti kvantne proračune u nekoliko minuta za današnje najmoćnije superračunalo. Ako je to istina, onda je to izvanredno dostignuće eksperimentalne fizike i dokaz neviđenog razvoja kvantnog hardvera. Iskreno čestitam svim sudionicima eksperimenta.
Međutim, ovdje postoji ulov. Googleov tim priznaje da je problem koji je njihov stroj riješio zadivljujućom brzinom pažljivo odabran kako bi pokazao superiornost kvantnog računala. Nema praktičnog smisla u njegovom rješavanju. Ukratko, kvantno računalo izvršilo je nasumično odabrani slijed uputa, nakon čega su izmjereni svi kubiti, primivši na izlazu malo niza. Ovo je kvantno računanje vrlo male strukture. Da, takav je zadatak za klasično računalo izuzetno težak, ali ni odgovor nije vrlo smislen.
A rezultat je izvanredan. Provjeravajući da se izlaz njihova kvantnog računala podudara s rezultatima klasičnog superračunala (dobro, ako operacija naravno ne traje tisućama godina), tim je potvrdio da oni razumiju svoj uređaj i da on radi onako kako se i očekivalo. Sada kada smo shvatili da hardver radi, on se može učitati s korisnijim zadacima.
Promotivni video:
Zašto je važno provjeriti performanse opreme? Jer vrlo je teško precizno upravljati kvantnim računalom. U određenom smislu, jednostavno razmatranje kvantnog sustava neminovno ga krši - poznati Heisenbergov princip neizvjesnosti u djelovanju. Stoga, ako želimo koristiti takav sustav za pohranu i pouzdanu obradu informacija, moramo ga držati gotovo idealno izoliranim od vanjskog svijeta. Istodobno, potrebni su nam kubiti za međusobno komuniciranje - želimo obraditi podatke. Pored toga, moramo kontrolirati sustav izvana i u konačnici izmjeriti qubits kako bismo saznali rezultat naših izračuna. Izuzetno je teško stvoriti kvantni sustav koji zadovoljava sve te kriterije. Za postizanje trenutnih rezultata bilo je potrebno dugogodišnji napredak na polju materijala,proizvodnja, razvoj i kontrola.
Googleovo dostignuće je prekretnica u razvoju primijenjenih kvantnih računala. Mislio sam da je nadolazećoj eri potreban poseban naziv - i smislio sam "bučni srednji nivo kvant" ili NISQ. Rima s rizikom. "Srednja razina" govori o veličini kvantnih računala koja postaju sve pristupačnija. Po ovoj brzini, oni će uskoro moći obavljati preteške zadatke za današnja superračunala. "Bučan" naglašava nesavršenu kontrolu i prouzrokovane nedostatke i pogreške koje se nakupljaju tijekom vremena. Još ne možemo izvršiti dug proračun - točan odgovor vjerojatno neće zasjati za nas.
Googleov tim dokazao je da je moguće izgraditi kvantni stroj dovoljno velik i precizan da riješi prethodno nemoguće zadatke. Uzmimo ovo početkom nove ere - ere bučnih srednjovjekovnih kvanta ili NISQ.
Što će se dalje dogoditi? Naravno, Google i drugi proizvođači hardvera očekuju da pronađu praktičnu upotrebu za svoje kvantne uređaje. Snažnije kvantno računalo pomoći će znanstvenicima da razviju nove materijale i kemijske spojeve ili poboljšaju alate za strojno učenje, ali bučni kvantni računar s nekoliko stotina kubika neće donijeti malo koristi. Međutim, imamo nekoliko praktičnih ideja za NISQ računala koja ćemo isprobati. Time ćemo postići bolje metode optimizacije i preciznije fizičke simulacije - iako, istina, nismo baš sigurni u uspjeh. Ali još uvijek će biti zanimljivo igrati se NISQ tehnologijom i vidjeti što sve može učiniti. Ja brojimda će kvantna računala prije ili kasnije transformirati naše društvo - čak i ako je to pitanje budućnosti.
U članku iz 2012. u kojem sam izmislio pojam "kvantna nadmoć" obrazložio sam: "Kako je upravljati velikim kvantnim sustavima? Baš "vrlo teško" ili "smiješno teško"? Ako dotadašnji, nakon par desetljeća napornog rada možda ćemo uspjeti. Ako je ovo posljednje, onda će proći nekoliko stoljeća, pa čak i tada nije činjenica da će uspjeti ". Nedavni napredak Googleovog tima doveo nas je do vjerovanja da se bavimo prvim slučajem - upravo "vrlo teško". Ako je to slučaj, u narednim desetljećima će se pojaviti obilje kvantnih tehnologija.
James O'Brien