العلماء Dethrone ادعاء ميزة الكم من Google باستخدام جهاز كمبيوتر تقليدي

عندما أعلنت Google أن جهاز الكمبيوتر الكمي الخاص بها قد حل مشكلة تتجاوز نطاق قدرة أقوى كمبيوتر عملاق ، كان علامة فارقة في الصناعة. لكن الباحثين الصينيين أظهروا الآن أنهم قادرون على ذلك يحل ال نفسه مشكلة على كمبيوتر عملاق عادي في ثوانٍ فقط.

الوعد النهائي للكم الحوسبة is قدرتها لتنفيذ أعمال حسابية معينة أسرع بكثير من الآلات الكلاسيكية ، أو حتى حل المشكلات التي سيكون من المستحيل حلها باستخدام الأساليب التقليدية.

ومع ذلك ، لا يزال المجال ناشئًا ، وأجهزة اليوم صغيرة جدًا بحيث لا يمكن استخدامها في مواجهة أي تحديات في العالم الحقيقي. ولكن في محاولة لإثبات أن هذا المجال يحرز تقدمًا ، كان مطورو المعالجات الكمومية حريصين على إيجاد المشكلات التي قد لا يكون لها استخدام عملي كبير ، ولكن يمكنها إثبات التسريع المحتمل الذي تستطيع تقنيتهم ​​القيام به.

حققت Google تقدمًا كبيرًا على هذا الصعيد في عام 2019 عندما ادعت أن ملف معالج الجميز حل مشكلة كانت تتطلب كمبيوتر عملاقًا 10,000 سنة في 200 ثانية فقط. تم تزوير المشكلة لصالحهم ، حيث تضمنت بشكل أساسي محاكاة ناتج معالجهم ، ولكن من خلال إظهار أن الكمبيوتر الكلاسيكي سيكافح ، تمكنوا من ادعاء "التفوق الكمي" ، المعروف أكثر باسم "الميزة الكمومية" اليوم.

لكن الباحثين الآن في تشينلدي حل المشكلة نفسها في 15 ساعة فقط باستخدام some تصميم حسابي ذكي وجهاز كمبيوتر كبير الحجم إلى حد ما. وفقًا لحساباتهم ، لن يستغرق الأمر سوى بضع عشرات من الثواني إذا كان لديهم وصول إلى أجهزة كمبيوتر عملاقة كاملة الحجم.

كان التحدي الذي حددته Google هو محاكاة معالجها الذي يعمل بشكل أو بآخر كمولد أرقام عشوائي. كان الاختلاف الوحيد هو أنهم كرروا الخوارزمية ملايين المرات ، وبسبب طبيعة الخوارزمية ، يجب أن يظهر نمط معين في الأرقام العشوائية التي يتم بصقها.

من المفترض أن تصبح محاكاة هذا على جهاز كمبيوتر كلاسيكي أمرًا صعبًا مع زيادة حجم المعالج ، لأن كمية المعلومات المشفرة تزداد أضعافًا مضاعفة مع كل كيوبت إضافي. باستخدام الأساليب التقليدية لحل هذه المشكلة ، توقعت Google أن الأمر سيستغرق 10,000 عام لمحاكاة معالجها البالغ 53 كيلوبت.

حصل فريق معهد الفيزياء النظرية في الأكاديمية الصينية للعلوم aحول هذا عن طريق إعادة صياغة الرياضيات الأساسية المستخدمة لحل المشكلة. لقد مثلوا المعالج كشبكة ثلاثية الأبعاد من الكائنات الرياضية تسمى الموترات التي تمثل البوابات المنطقية بين 3 كيوبت. تم تكرار هذه الشبكة على 53 طبقة ، مصممة لتمثيل 20 دورة تعمل الخوارزمية الكمومية من خلالها قبل قراءة ناتج المعالج.

تتمثل ميزة استخدام الموترات في أن وحدات معالجة الرسومات (GPU) ، الرقائق التي عززت ثورة التعلم العميق ، قادرة على معالجتها بسرعة كبيرة بالتوازي. استفاد الباحثون أيضًا من حقيقة أن حسابات Google على Sycamore لم تكن دقيقة جدًا ، حيث حققت دقة تبلغ 0.2 بالمائة فقط. سمح لهم ذلك بالتضحية ببعض دقة محاكاتهم لزيادة سرعتها ، وهو ما فعلوه عن طريق إزالة بعض الروابط بين الكيوبتات.

وكانت النتيجة أنهم تمكنوا من محاكاة إخراج معالج Sycamore بدقة 0.37 في المائة في 15 ساعة فقط على 512 وحدة معالجة رسومات - قوة معالجة أقل بكثير من معظم أجهزة الكمبيوتر العملاقة الرائدة. الورقة التي تحدد النتائج قيد النشر حاليًا في استعراض للحروف البدنية، ولكن مراجعة غير من قبل الزملاءed تم إصدار ما قبل الطباعة في نوفمبر الماضي.

في حين أن النتيجة انفجرت إلى حد ما فقاعة التفوق الكمي لشركة Google ، في رسالة بريد إلكتروني إلى علوم، أشارت الشركة إلى أنها توقعت أن تتحسن الخوارزميات الكلاسيكية في ورقتها البحثية لعام 2019. لكنهم أضافوا أنهم لا يعتقدون أنهم سيكونون قادرين على مواكبة الزيادات الهائلة في أداء أجهزة الكمبيوتر الكمومية لفترة طويلة.

انها ليست تجربة التفوق الكمومي الوحيدة التي تم التراجع عنها. في عام 2020 ، صيني فريق ادعى أن مشكلة يمكن أن يحلها الكمبيوتر الكمومي في 200 ثانيةسيستغرق nds حاسوبًا عملاقًا 2.5 مليار سنة ، لكن في يناير أظهر الباحثون أنه في الواقع سيستغرق 73 يومًا فقط.

على الرغم من أن هذا لا ينفي التقدم الذي يتم إحرازه في هذا المجال ، إلا أن مجموعة متزايدة من الباحثين تقول إن تأليب الآلات الكمومية والكلاسيكية ضد بعضها البعض في هذه الأنواع من المشكلات الحسابية المجردة لا يعطي حقًا إحساسًا واضحًا بمكان التكنولوجيا. at.

الاختبار الحقيقي ، كما يقولون ، سيكون عندما تكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية قادرة على حل مشاكل العالم الحقيقي بشكل أسرع وأكثر كفاءة من المشكلات التقليدية. ويبدو أن الأمر لا يزال بعيد المنال.

ائتمان الصورة: جوجل