Oamenii de știință detronează revendicarea Google Quantum Advantage cu un computer convențional

Când Google a anunțat că computerul său cuantic a rezolvat o problemă dincolo de capacitatea de cel mai puternic supercomputer, a fost un reper pentru industrie. Dar cercetătorii chinezi au demonstrat acum că ar putea rezolvă acelaşi problemă pe un supercomputer normal în doar câteva secunde.

Ultima promisiune a cuanticei tehnica de calcul is capacitatea sa să realizeze anumite operațiuni de calcul mult mai rapid decât mașinile clasice sau chiar să rezolve probleme care ar fi practic imposibil de rezolvat folosind abordări tradiționale.

Domeniul este încă în curs de dezvoltare, iar dispozitivele de astăzi sunt mult prea mici pentru a fi puse la lucru la orice provocări din lumea reală. Dar, într-un efort de a dovedi că domeniul înregistrează progrese, dezvoltatorii de procesoare cuantice au fost dornici să găsească probleme care ar putea să nu aibă prea multă utilizare practică, dar care pot demonstra potențialele accelerări de care este capabilă tehnologia lor.

Google a făcut o descoperire majoră în acest sens în 2019, când a susținut că este procesor Sycamore rezolvase o problemă care ar dura un supercomputer 10,000 de ani în doar 200 de secunde. Problema a fost manipulată în favoarea lor, deoarece implica în esență simularea producției procesorului lor, dar arătând că un computer clasic s-ar lupta, ei au reușit să pretindă „supremația cuantică”, mai cunoscută astăzi ca „avantaj cuantic”.

Dar acum cercetătorii din China avea a rezolvat aceeași problemă în doar 15 ore folosind sun design algoritmic inteligent și un computer moderat de mare. Conform calculelor lor, ar dura doar câteva zeci de secunde dacă ar avea acces la supercalculatoare de dimensiune completă.

Provocarea pe care și-a propus-o Google a fost să-și simuleze procesorul acționând mai mult sau mai puțin ca un generator de numere aleatorii. Singura diferență a fost că au repetat algoritmul de milioane de ori și, datorită naturii algoritmului, ar trebui să apară un anumit model în numerele aleatorii care sunt scuipat.

Simularea acestui lucru pe un computer clasic ar trebui să devină rapid dificilă pe măsură ce dimensiunea procesorului crește, deoarece cantitatea de informații codificate crește exponențial cu fiecare qubit suplimentar. Folosind abordări convenționale pentru a rezolva această problemă, Google a prezis că va dura 10,000 de ani pentru a simula procesorul său de 53 de qubiți.

Echipa de la Institutul de Fizică Teoretică de la Academia Chineză de Științe a primit arotunjește aceasta prin reelaborarea matematicii de bază folosite pentru a rezolva problema. Ei au reprezentat procesorul ca o rețea 3D de obiecte matematice numite tensori care reprezintă porțile logice dintre cei 53 de qubiți. Această rețea a fost repetată pe 20 de straturi, concepute pentru a reprezenta cele 20 de cicluri prin care parcurge algoritmul cuantic înainte ca rezultatul procesorului să fie citit.

Avantajul utilizării tensoarelor este că GPU-urile, cipurile care au alimentat revoluția învățării profunde, sunt capabile să le proceseze foarte rapid în paralel. Cercetătorii au profitat și de faptul că calculele Google pe Sycamore nu au fost foarte precise, realizând o fidelitate de doar 0.2 la sută. Acest lucru le-a permis să sacrifice o parte din acuratețea simulării lor pentru a-i crește viteza, ceea ce au făcut prin eliminarea unora dintre conexiunile dintre qubiți.

Rezultatul a fost că au reușit să simuleze ieșirea procesorului Sycamore la o fidelitate de 0.37% în doar 15 ore pe 512 GPU-uri – o putere de procesare considerabil mai mică decât majoritatea supercomputerelor de top. O lucrare care prezintă rezultatele este în prezent în presă la Scrisori de recenzie fizică, dar o non-evaluare inter paresed pre-print a fost lansat în noiembrie anul trecut.

În timp ce rezultatul sparge oarecum balonul de supremație cuantică a Google, într-un e-mail către Ştiinţă, compania a subliniat că a prezis că algoritmii clasici se vor îmbunătăți în lucrarea sa din 2019. Dar ei adaugă că nu cred că vor putea ține pasul cu creșterile exponențiale ale performanței computerelor cuantice pentru mult timp.

este nu singurul experiment de supremație cuantică care poate fi anulat. În 2020, un chinez echipă a susținut că o problemă pe care computerul lor cuantic ar putea rezolva în 200 de secundeUn supercomputer ar dura 2.5 miliarde de ani, dar în ianuarie cercetătorii au arătat că de fapt ar dura doar 73 de zile.

Deși acest lucru nu anulează progresul înregistrat în domeniu, un cor tot mai mare de cercetători spun că a pune mașinile cuantice și clasice unele împotriva altora pe aceste tipuri de probleme de calcul abstracte nu oferă cu adevărat o idee clară a locului în care se află tehnologia. at.

Adevăratul test, spun ei, va fi atunci când calculatoarele cuantice vor fi capabile să rezolve problemele din lumea reală mai rapid și mai eficient decât cele clasice. Și se pare că ar putea fi încă departe.

Credit de imagine: Google