Bilim adamları, Google'ın Kuantum Avantajı İddiasını Geleneksel Bir Bilgisayarla Tahttan Kaldırdı

Google, kuantum bilgisayarının dünyanın ötesinde bir sorunu çözdüğünü duyurduğunda yeteneği en güçlü süper bilgisayar, endüstri için bir dönüm noktasıydı. Ancak Çinli araştırmacılar artık yapabileceklerini gösterdiler. çözmek aynı sadece saniyeler içinde normal bir süper bilgisayarda sorun.

Kuantumun nihai vaadi bilgisayar is yeteneği belirli hesaplama becerilerini klasik makinelerden çok daha hızlı gerçekleştirmek, hatta geleneksel yaklaşımları kullanarak temelde kırılması imkansız olan problemleri çözmek.

Yine de bu alan henüz olgunlaşmamış durumda ve günümüzün cihazları, gerçek dünyadaki herhangi bir zorlukta çalışmak için çok küçük. Ancak, alanın ilerleme kaydettiğini kanıtlamak için, kuantum işlemci geliştiricileri, pek pratik kullanımı olmayan, ancak teknolojilerinin yapabileceği potansiyel hızlanmaları gösterebilecek sorunları bulmaya hevesliydiler.

Google, 2019'da bu konuda büyük bir atılım yaptı. Çınar işlemci bir süper bilgisayarı sadece 10,000 saniyede 200 yıl alacak bir sorunu çözmüştü. Sorun, esasen işlemcilerinin çıktısını simüle etmeyi içerdiğinden, onların lehineydi, ancak klasik bir bilgisayarın mücadele edeceğini göstererek, bugün daha yaygın olarak “kuantum avantajı” olarak bilinen “kuantum üstünlüğü” iddiasında bulunabildiler.

Ama şimdi Chin'deki araştırmacılarsahip olmak aynı sorunu 15 saatte çözdüm s kullanarakakıllı algoritmik tasarım ve orta büyüklükte bir bilgisayar. Hesaplarına göre, tam boyutlu süper bilgisayarlara erişimleri olsaydı sadece birkaç düzine saniye sürerdi.

Google'ın ortaya koyduğu zorluk, işlemcisini az çok rastgele bir sayı üreteci gibi davranarak simüle etmekti. Tek fark, algoritmayı milyonlarca kez tekrarlamalarıydı ve algoritmanın doğası gereği, dışarı tükürülen rasgele sayılarda belirli bir modelin ortaya çıkması gerekiyordu.

Bunu klasik bir bilgisayarda simüle etmek, işlemcinin boyutu arttıkça hızla zorlaşacaktır, çünkü kodlanan bilgi miktarı her ekstra kübit ile katlanarak artar. Bu sorunu çözmek için geleneksel yaklaşımları kullanan Google, 10,000 kübitlik işlemcisini simüle etmenin 53 yıl alacağını öngördü.

Çin Bilimler Akademisi'ndeki Teorik Fizik Enstitüsü'nden ekip, aBunu, sorunu çözmek için kullanılan temel matematiği yeniden çalışarak çözebilirsiniz. İşlemciyi, 3 kübit arasındaki mantık kapılarını temsil eden tensör adı verilen matematiksel nesnelerin 53 boyutlu bir ağı olarak temsil ettiler. Bu ağ, işlemcinin çıktısı okunmadan önce kuantum algoritmasının geçtiği 20 döngüyü temsil edecek şekilde tasarlanmış 20 katman üzerinde tekrarlandı.

Tensör kullanmanın avantajı, derin öğrenme devrimine güç veren yongalar olan GPU'ların bunları paralel olarak çok hızlı bir şekilde işleyebilmesidir. Araştırmacılar ayrıca Google'ın Sycamore'daki hesaplamalarının çok kesin olmadığı gerçeğinden de yararlanarak yalnızca yüzde 0.2'lik bir aslına uygunluk elde etti. Bu, qubit'ler arasındaki bazı bağlantıları kaldırarak yaptıkları hızı artırmak için simülasyonlarının doğruluğunun bir kısmını feda etmelerine izin verdi.

Sonuç olarak, Sycamore işlemcisinin çıktısını 0.37 GPU'da yalnızca 15 saatte yüzde 512'lik bir doğrulukla simüle etmeyi başardılar - çoğu önde gelen süper bilgisayardan önemli ölçüde daha az işlem gücü. Sonuçları özetleyen bir makale şu anda şu anda baskıda. Physical Review Letters, ancak bir emsal incelemesi olmayaned ön baskı geçen Kasım ayında yayınlandı.

Sonuç, Google'ın kuantum üstünlüğü balonunu bir şekilde patlatsa da, bir e-postada Bilim, şirket, 2019 makalesinde klasik algoritmaların gelişeceğini tahmin ettiğini belirtti. Ancak, kuantum bilgisayarların performansındaki üstel artışlara uzun süre ayak uyduramayacaklarını düşündüklerini de ekliyorlar.

Bu kadar geri alınacak tek kuantum üstünlüğü deneyi değil. 2020 yılında bir Çinli takım kuantum bilgisayarlarının 200 saniyede çözebileceği bir problem olduğunu iddia ettinds, bir süper bilgisayarın 2.5 milyar yıl alacağını, ancak Ocak ayında araştırmacıların aslında sadece 73 gün süreceğini gösterdi.

Bu, alanda kaydedilen ilerlemeyi olumsuzlamasa da, giderek artan bir araştırmacı korosu, kuantum ve klasik makineleri bu tür soyut hesaplama problemlerinde karşı karşıya getirmenin, teknolojinin nerede olduğuna dair net bir fikir vermediğini söylüyor. at.

Gerçek testin, kuantum bilgisayarların gerçek dünyadaki sorunları klasik olanlardan daha hızlı ve daha verimli bir şekilde çözebildiği zaman olacağını söylüyorlar. Ve bu hala biraz uzakta olabilir gibi görünüyor.

Resim Kredisi: Google