グーグルが量子コンピュータが問題を解決したと発表したとき、 の機能 最も強力なスーパーコンピューターであり、業界のランドマークでした。 しかし、中国の研究者は今、彼らができることを示しました 解決する 同じ わずか数秒で通常のスーパーコンピューターの問題。
量子の究極の約束 コンピューティング is その能力 従来のマシンよりもはるかに高速に特定の計算処理を実行したり、従来のアプローチでは本質的に解読が不可能だった問題を解決したりすることができます。
しかし、この分野はまだ始まったばかりであり、今日のデバイスは小さすぎて現実世界の課題に取り組むことができません。 しかし、この分野が進歩していることを証明するために、量子プロセッサの開発者は、あまり実用的ではないかもしれないが、彼らの技術が可能なスピードアップの可能性を示すことができる問題を見つけようと熱心に取り組んできました.
Google は、2019 年にこの分野で大きな進歩を遂げました。 シカモアプロセッサー スーパーコンピューターで10,000万年かかる問題をわずか200秒で解いた。 問題は本質的にプロセッサの出力をシミュレートすることを含んでいたため、彼らに有利に操作されましたが、古典的なコンピューターが苦労することを示すことで、彼らは「量子優位性」、より一般的には「量子優位性」として知られていることを主張することができました.
でも今はチンの研究者持っている わずか15時間で同じ問題を解いた を使用していくつかの巧妙なアルゴリズム設計と適度に大きなコンピューター。 彼らの計算によると、フルサイズのスーパーコンピューターにアクセスできれば、数十秒しかかからないでしょう。
Google が設定した課題は、多かれ少なかれ乱数発生器として機能するプロセッサをシミュレートすることでした。 唯一の違いは、アルゴリズムを何百万回も繰り返し、アルゴリズムの性質上、吐き出される乱数に特定のパターンが現れることです。
これを従来のコンピューターでシミュレートすることは、プロセッサのサイズが大きくなるにつれて、すぐに難しくなります。これは、エンコードされる情報の量が量子ビットが増えるたびに指数関数的に増加するためです。 この問題を解決するために従来のアプローチを使用すると、Google は 10,000 キュービット プロセッサをシミュレートするには 53 年かかると予測しました。
中国科学院の理論物理学研究所のチームは、 a問題を解決するために使用される基礎となる数学を作り直すことによって、これを丸めます。 彼らはプロセッサを、3 キュービット間の論理ゲートを表すテンソルと呼ばれる数学的オブジェクトの 53D ネットワークとして表現しました。 このネットワークは 20 層にわたって繰り返され、プロセッサの出力が読み取られる前に量子アルゴリズムが実行される 20 サイクルを表すように設計されています。
テンソルを使用する利点は、ディープラーニング革命を推進してきたチップである GPU が、テンソルを非常に高速に並列処理できることです。 研究者はまた、Sycamore での Google の計算があまり正確ではないという事実を利用して、わずか 0.2% の忠実度を達成しました。 これにより、シミュレーションの精度の一部を犠牲にして速度を上げることができました。これは、キュービット間の接続の一部を削除することで実現しました。
その結果、Sycamore プロセッサの出力を 0.37 GPU でわずか 15 時間で 512% の忠実度でシミュレートすることができました。これは、ほとんどの主要なスーパーコンピューターよりもかなり少ない処理能力です。 結果を概説する論文は、現在印刷中です。 Physical Review Lettersに、しかし非査読ed プレプリントは昨年XNUMX月にリリースされました.
この結果は、Google の量子超越性バブルをいくぶん破裂させますが、電子メールで 科学、同社は、2019年の論文で従来のアルゴリズムが改善されると予測していたことを指摘しました. しかし、彼らは、量子コンピューターの指数関数的なパフォーマンスの向上に、長い間ついていけるとは考えていないとも付け加えています。
信じられないほどシンプル 元に戻すべき唯一の量子超越性実験ではない. 2020年、中国人 チーム 彼らの量子コンピュータが 200 秒で解決できる問題だと主張したnds はスーパーコンピューターで 2.5 億年かかりますが、73 月に研究者は実際には XNUMX 日しかかからないことを示しました。
これはこの分野での進歩を否定するものではありませんが、この種の抽象的な計算問題で量子マシンと古典マシンを互いに対比させても、テクノロジーがどこにあるのかを明確に理解することはできないと研究者の間で大きな声が上がっています。 at.
彼らによると、本当の試練は、量子コンピューターが現実世界の問題を従来の問題よりも速く効率的に解決できるようになるときだという。 そして、それはまだ少し先のようです。
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