A tudósok megfosztják a tróntól a Google kvantumelőnyre vonatkozó követelését egy hagyományos számítógéppel

Amikor a Google bejelentette, hogy kvantumszámítógépe megoldott egy azon túlmutató problémát képessége a legerősebb szuperszámítógép, mérföldkő volt az iparág számára. A kínai kutatók azonban most bebizonyították, hogy képesek rá oldja meg a azonos probléma egy normál szuperszámítógépen másodpercek alatt.

A kvantum végső ígérete számítástechnika is a képességét bizonyos számítási bravúrokat a klasszikus gépeknél jóval gyorsabban végrehajtani, vagy akár olyan problémákat megoldani, amelyeket a hagyományos megközelítésekkel lényegében lehetetlen lenne feltörni.

A terület azonban még csak kialakulóban van, és a mai készülékek túl kicsik ahhoz, hogy bármilyen valós kihívásra lehessen dolgozni. Ám annak bizonyítására, hogy a terület fejlődik, a kvantumprocesszorok fejlesztői alig várták, hogy olyan problémákat találjanak, amelyeknek nem sok gyakorlati haszna van, de bemutathatják, hogy technológiájuk milyen potenciális gyorsulásokra képes.

A Google 2019-ben jelentős áttörést ért el ezen a téren, amikor azt állította, hogy az Sycamore processzor megoldott egy olyan problémát, amely egy szuperszámítógépnek mindössze 10,000 másodperc alatt 200 XNUMX évig tart. A problémát az ő javukra rontották, mivel lényegében a processzoruk kimenetének szimulálását jelentette, de megmutatva, hogy egy klasszikus számítógép küzdeni fog, képesek voltak „kvantumfölényre”, ma közismertebb nevén „kvantumelőnyre”.

De most kutatók Chinbenegy van 15 óra alatt megoldotta ugyanazt a problémát s használatávalegy okos algoritmikus tervezés és egy közepesen nagy számítógép. Számításaik szerint mindössze néhány tucat másodpercbe telne, ha teljes méretű szuperszámítógépekhez férnének hozzá.

A Google kihívása az volt, hogy szimulálja a processzorát, amely többé-kevésbé véletlenszám-generátorként működik. Az egyetlen különbség az volt, hogy milliószor ismételték meg az algoritmust, és az algoritmus természetéből adódóan a kiköpött véletlen számokban egy bizonyos mintázatnak kell megjelennie.

Ennek szimulálása egy klasszikus számítógépen gyorsan nehézzé válik a processzor méretének növekedésével, mivel a kódolt információ mennyisége exponenciálisan növekszik minden extra qubittel. Hagyományos megközelítéseket használva a probléma megoldására a Google előrejelzése szerint 10,000 53 évig tart majd szimulálni XNUMX qubites processzorát.

A Kínai Tudományos Akadémia Elméleti Fizikai Intézetének csapata megkapta akerekítsd ezt a probléma megoldásához használt matematika átdolgozásával. A processzort matematikai objektumok 3D-s hálózataként ábrázolták, amelyeket tenzoroknak neveznek, és amelyek az 53 qubit közötti logikai kapukat képviselik. Ezt a hálózatot 20 rétegben ismételték meg, és úgy tervezték, hogy reprezentálja azt a 20 ciklust, amelyen a kvantumalgoritmus végigfut, mielőtt a processzor kimenetét beolvassák.

A tenzorok használatának előnye, hogy a GPU-k, azok a chipek, amelyek a mély tanulási forradalmat hajtották, nagyon gyorsan képesek párhuzamosan feldolgozni azokat. A kutatók azt is kihasználták, hogy a Google Sycamore-ra vonatkozó számításai nem voltak túl pontosak, mindössze 0.2 százalékos pontosságot értek el. Ez lehetővé tette számukra, hogy feláldozzák a szimuláció pontosságának egy részét, hogy növeljék annak sebességét, amit a qubitek közötti kapcsolatok némelyikének eltávolításával tették meg.

Az eredmény az volt, hogy sikerült szimulálniuk a Sycamore processzor teljesítményét 0.37 százalékos pontosságra mindössze 15 óra alatt 512 GPU-n – ez lényegesen kisebb feldolgozási teljesítmény, mint a legtöbb vezető szuperszámítógép. Az eredményeket ismertető papír jelenleg a következő címen jelenik meg: Fizikai áttekintés betűk, hanem egy nem szakértői értékelésed preprint tavaly novemberben jelent meg.

Bár az eredmény némileg kipukkasztja a Google kvantumfölényének buborékját, egy e-mailben Tudomány, a vállalat rámutatott, hogy 2019-es közleményében azt jósolta, hogy a klasszikus algoritmusok javulni fognak. De hozzáteszik, hogy nem hiszik, hogy sokáig képesek lesznek lépést tartani a kvantumszámítógépek teljesítményének exponenciális növekedésével.

Ez nem az egyetlen visszavonandó kvantumfölény kísérlet. 2020-ban egy kínai csapat azt állította, hogy a kvantumszámítógépük 200 másodperc alatt képes megoldani egy problémátnds egy szuperszámítógépnek 2.5 milliárd évre lenne szüksége, de januárban a kutatók kimutatták, hogy valójában csak 73 napba telik.

Noha ez nem zárja ki a területen elért előrehaladást, a kutatók egyre növekvő kórusa szerint a kvantum- és a klasszikus gépek szembeállítása az ilyen típusú absztrakt számítási problémákon nem ad világos képet arról, hol tart a technológia. at.

Az igazi próbatétel szerintük az lesz, amikor a kvantumszámítógépek gyorsabban és hatékonyabban képesek megoldani a való világ problémáit, mint a klasszikusok. És úgy tűnik, ez még mindig távol áll.

Képhitel: a Google