Ilmuwan Mencopot Klaim Keunggulan Kuantum Google Dengan Komputer Konvensional

Ketika Google mengumumkan komputer kuantumnya telah memecahkan masalah di luar kemampuan dari superkomputer paling kuat, ini merupakan tonggak sejarah bagi industri. Namun para peneliti Tiongkok kini telah menunjukkan bahwa hal tersebut bisa dilakukan memecahkan sama masalah pada superkomputer normal hanya dalam hitungan detik.

Janji utama kuantum komputasi is kemampuannya untuk melakukan prestasi komputasi tertentu jauh lebih cepat daripada mesin klasik, atau bahkan memecahkan masalah yang pada dasarnya tidak mungkin dipecahkan dengan menggunakan pendekatan tradisional.

Lapangan ini masih baru lahir, dan perangkat saat ini terlalu kecil untuk digunakan pada tantangan dunia nyata apa pun. Namun dalam upaya untuk membuktikan bahwa bidang ini membuat kemajuan, pengembang prosesor kuantum sangat ingin menemukan masalah yang mungkin tidak memiliki banyak kegunaan praktis, tetapi dapat menunjukkan potensi percepatan yang mampu dilakukan oleh teknologi mereka.

Google membuat terobosan besar di bidang ini pada tahun 2019 ketika mengklaim bahwa Prosesor Sycamore telah memecahkan masalah yang akan memakan waktu 10,000 tahun superkomputer hanya dalam 200 detik. Masalahnya dicurangi untuk mendukung mereka, karena pada dasarnya melibatkan simulasi output prosesor mereka, tetapi dengan menunjukkan bahwa komputer klasik akan berjuang, mereka dapat mengklaim "supremasi kuantum," lebih dikenal sebagai "keunggulan kuantum" hari ini.

Tapi sekarang para peneliti di ChinKepunyaan memecahkan masalah yang sama hanya dalam 15 jam menggunakan sBeberapa desain algoritmik yang cerdas dan komputer yang cukup besar. Menurut perhitungan mereka, hanya butuh beberapa lusin detik jika mereka memiliki akses ke superkomputer berukuran penuh.

Tantangan yang ditetapkan Google adalah mensimulasikan prosesornya yang bertindak kurang lebih sebagai penghasil angka acak. Satu-satunya perbedaan adalah mereka mengulangi algoritme tersebut jutaan kali, dan karena sifat algoritme tersebut, pola tertentu akan muncul dalam angka acak yang dikeluarkan.

Mensimulasikan hal ini pada komputer klasik akan menjadi sulit seiring bertambahnya ukuran prosesor, karena jumlah informasi yang dikodekan meningkat secara eksponensial dengan setiap qubit tambahan. Dengan menggunakan pendekatan konvensional untuk memecahkan masalah ini, Google memperkirakan dibutuhkan waktu 10,000 tahun untuk mensimulasikan prosesor 53-qubitnya.

Tim dari Institute of Theoretical Physics di Chinese Academy of Sciences mendapat aputaran ini dengan pengerjaan ulang matematika yang mendasari digunakan untuk memecahkan masalah. Mereka mewakili prosesor sebagai jaringan 3D objek matematika yang disebut tensor yang mewakili gerbang logika antara 53 qubit. Jaringan ini diulang lebih dari 20 lapisan, dirancang untuk mewakili 20 siklus yang dijalankan oleh algoritma kuantum sebelum output prosesor dibaca.

Keuntungan menggunakan tensor adalah GPU, chip yang telah mendukung revolusi pembelajaran mendalam, dapat memprosesnya dengan sangat cepat secara paralel. Para peneliti juga mengambil keuntungan dari fakta bahwa perhitungan Google pada Sycamore tidak terlalu tepat, mencapai ketepatan hanya 0.2 persen. Ini memungkinkan mereka untuk mengorbankan beberapa akurasi simulasi mereka untuk meningkatkan kecepatannya, yang mereka lakukan dengan menghapus beberapa koneksi antara qubit.

Hasilnya adalah mereka berhasil mensimulasikan output prosesor Sycamore hingga ketelitian 0.37 persen hanya dalam 15 jam pada 512 GPU—daya pemrosesan yang jauh lebih sedikit daripada kebanyakan superkomputer terkemuka. Sebuah makalah yang menguraikan hasil saat ini sedang dicetak di Physical Review Letters, tapi bukan ulasan sejawated pra-cetak dirilis November lalu.

Meskipun hasilnya agak memecahkan gelembung supremasi kuantum Google, dalam email ke Ilmu, perusahaan menunjukkan bahwa mereka telah memperkirakan algoritme klasik akan meningkat dalam makalah 2019-nya. Tetapi mereka menambahkan bahwa mereka tidak berpikir mereka akan mampu mengimbangi peningkatan eksponensial dalam kinerja komputer kuantum untuk waktu yang lama.

Nya bukan satu-satunya eksperimen supremasi kuantum yang dibatalkan. Pada tahun 2020, seorang Cina tim mengklaim bahwa masalah yang dapat diselesaikan komputer kuantum mereka dalam 200 detiknds akan memakan waktu 2.5 miliar tahun untuk superkomputer, tetapi pada bulan Januari para peneliti menunjukkan bahwa itu sebenarnya hanya membutuhkan waktu 73 hari.

Meskipun ini tidak meniadakan kemajuan yang dibuat di lapangan, paduan suara peneliti yang berkembang mengatakan mengadu mesin kuantum dan klasik satu sama lain pada masalah komputasi abstrak semacam ini tidak benar-benar memberikan gambaran yang jelas tentang di mana teknologi itu berada. at.

Tes sebenarnya, kata mereka, adalah ketika komputer kuantum mampu memecahkan masalah dunia nyata lebih cepat dan lebih efisien daripada yang klasik. Dan sepertinya itu mungkin masih jauh.

Kredit Gambar: Google