นักวิทยาศาสตร์ยกเลิกการอ้างสิทธิ์ Quantum Advantage ของ Google ด้วยคอมพิวเตอร์ทั่วไป

เมื่อ Google ประกาศว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้แก้ปัญหานอกเหนือจาก ความสามารถของ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุด มันเป็นจุดสังเกตของอุตสาหกรรม แต่นักวิจัยชาวจีนได้แสดงให้เห็นว่าพวกเขาทำได้ แก้ปัญหา เดียวกัน ปัญหาในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ปกติในไม่กี่วินาที

สัญญาสูงสุดของควอนตัม การคำนวณ is ความสามารถของมัน เพื่อดำเนินการคำนวณบางอย่างได้เร็วกว่าเครื่องจักรแบบคลาสสิก หรือแม้แต่แก้ปัญหาที่แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะถอดรหัสโดยใช้วิธีการแบบเดิม

ฟิลด์นี้ยังเพิ่งตั้งไข่และอุปกรณ์ในปัจจุบันมีขนาดเล็กเกินไปที่จะนำไปใช้กับความท้าทายในโลกแห่งความเป็นจริง แต่ในความพยายามที่จะพิสูจน์ว่าภาคสนามมีความคืบหน้า นักพัฒนาของโปรเซสเซอร์ควอนตัมจึงกระตือรือร้นที่จะค้นหาปัญหาที่อาจใช้งานไม่ได้จริงมากนัก แต่สามารถแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการเร่งความเร็วที่เทคโนโลยีของพวกเขาสามารถทำได้

Google ได้ทำการพัฒนาครั้งใหญ่ในหน้านี้ในปี 2019 โดยอ้างว่าเป็น โปรเซสเซอร์ Sycamore ได้แก้ปัญหาที่ต้องใช้เวลาถึง 10,000 ปีในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในเวลาเพียง 200 วินาที ปัญหานี้อยู่ในความโปรดปรานของพวกมัน เนื่องจากมันเกี่ยวข้องกับการจำลองเอาท์พุตของโปรเซสเซอร์ แต่ด้วยการแสดงให้เห็นว่าคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกจะต่อสู้ดิ้นรน พวกเขาสามารถอ้าง "อำนาจสูงสุดของควอนตัม" หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า "ข้อได้เปรียบควอนตัม" ในปัจจุบัน

แต่ตอนนี้นักวิจัยใน Chinมี แตกปัญหาเดียวกันในเวลาเพียง 15 ชั่วโมง ใช้ sการออกแบบอัลกอริธึมที่ชาญฉลาดและคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่พอสมควร ตามการคำนวณของพวกเขา อาจใช้เวลาเพียงไม่กี่วินาทีหากพวกเขาเข้าถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ขนาดเต็มได้

ความท้าทายที่ Google กำหนดไว้คือการจำลองตัวประมวลผลซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวสร้างตัวเลขสุ่มไม่มากก็น้อย ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือพวกเขาทำซ้ำอัลกอริทึมหลายล้านครั้ง และเนื่องจากธรรมชาติของอัลกอริทึม รูปแบบบางอย่างควรปรากฏในตัวเลขสุ่มที่ถ่มน้ำลายออกมา

การจำลองสิ่งนี้บนคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกน่าจะยากขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อขนาดของโปรเซสเซอร์เพิ่มขึ้น เนื่องจากปริมาณข้อมูลที่เข้ารหัสเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณด้วย qubit พิเศษแต่ละตัว ด้วยวิธีการทั่วไปในการแก้ปัญหานี้ Google คาดการณ์ว่าจะต้องใช้เวลา 10,000 ปีในการจำลองตัวประมวลผล 53 บิต

ทีมงานจากสถาบันฟิสิกส์ทฤษฎีแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์จีนได้ aปัดเศษนี้โดยนำคณิตศาสตร์พื้นฐานมาใช้ใหม่ในการแก้ปัญหา พวกเขาเป็นตัวแทนของโปรเซสเซอร์เป็นเครือข่าย 3 มิติของวัตถุทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่าเทนเซอร์ซึ่งเป็นตัวแทนของลอจิกเกตระหว่าง 53 qubits เครือข่ายนี้มีการทำซ้ำมากกว่า 20 เลเยอร์ ซึ่งออกแบบมาเพื่อแสดงถึง 20 รอบที่อัลกอริทึมควอนตัมทำงานก่อนที่จะอ่านเอาต์พุตของโปรเซสเซอร์

ข้อดีของการใช้เทนเซอร์คือ GPU ซึ่งเป็นชิปที่ขับเคลื่อนการปฏิวัติการเรียนรู้เชิงลึก สามารถประมวลผลแบบคู่ขนานได้อย่างรวดเร็ว นักวิจัยยังใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าการคำนวณของ Google เกี่ยวกับ Sycamore นั้นไม่แม่นยำนัก โดยได้ความเที่ยงตรงเพียง 0.2 เปอร์เซ็นต์ สิ่งนี้ทำให้พวกเขายอมสละความแม่นยำในการจำลองบางส่วนเพื่อเพิ่มความเร็ว ซึ่งพวกเขาทำได้โดยการลบการเชื่อมต่อบางส่วนระหว่าง qubits

ผลที่ได้คือพวกเขาสามารถจำลองเอาต์พุตของโปรเซสเซอร์ Sycamore ได้อย่างแม่นยำที่ 0.37 เปอร์เซ็นต์ในเวลาเพียง 15 ชั่วโมงบน 512 GPUs ซึ่งมีพลังในการประมวลผลน้อยกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ชั้นนำส่วนใหญ่อย่างมาก กระดาษสรุปผลลัพธ์อยู่ในสื่อที่ จดหมายทางกายภาพความคิดเห็น, แต่เป็น non-peer-reviewed พิมพ์ล่วงหน้าออกเมื่อเดือนพฤศจิกายนปีที่แล้ว.

แม้ว่าผลลัพธ์จะค่อนข้างระเบิดฟองสบู่ควอนตัมสูงสุดของ Google ในอีเมลถึง วิทยาศาสตร์บริษัท ชี้ให้เห็นว่าได้คาดการณ์ว่าอัลกอริธึมแบบคลาสสิกจะปรับปรุงในรายงานปี 2019 แต่พวกเขาเสริมว่าพวกเขาไม่คิดว่าพวกเขาจะสามารถติดตามการเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณของประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้นาน

มันเป็น ไม่ใช่การทดลองอำนาจสูงสุดของควอนตัมเพียงอย่างเดียวที่จะยกเลิก. ในปี 2020 ชาวจีน ทีม อ้างว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ปัญหาได้ใน 200 วินาทีnds จะใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ 2.5 พันล้านปี แต่ในเดือนมกราคม นักวิจัยพบว่าจริงๆ แล้วจะใช้เวลาเพียง 73 วันเท่านั้น

แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่ลบล้างความคืบหน้าที่เกิดขึ้นในภาคสนาม แต่กลุ่มนักวิจัยที่เพิ่มมากขึ้นกล่าวว่าการใช้ควอนตัมและเครื่องจักรแบบคลาสสิกมาต่อกันในปัญหาการคำนวณเชิงนามธรรมประเภทนี้ไม่ได้ให้ความหมายที่ชัดเจนว่าเทคโนโลยีอยู่ที่ไหน at.

พวกเขากล่าวว่าการทดสอบจริงจะเกิดขึ้นเมื่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถแก้ปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริงได้เร็วและมีประสิทธิภาพมากกว่าแบบคลาสสิก และดูเหมือนว่ามันอาจจะยังมีทางออกอยู่บ้าง

เครดิตภาพ: Google