Приближается десятилетие «квантовых вычислений» - вот почему вам следует позаботиться об этом

  • 21-12-2020
  • комментариев

Квантовый процессор Sycamore от Google. Эрик Лусеро, научный сотрудник и ведущий специалист по производству квантового оборудования

Умножьте 1 048 589 на 1 048 601, и вы получите 1 099 551 473 989 единиц. Вам это не в голову? Может, должно быть! Это 13-значное простое число является самым большим простым числом, которое когда-либо учитывалось квантовым компьютером, одним из ряда прорывов, связанных с квантовыми вычислениями (или, по крайней мере, заявленных достижений), достигнутых за последние несколько месяцев десятилетия. p>

Компьютер IBM учел это очень большое простое число примерно через два месяца после того, как Google объявил о достижении «квантового превосходства» - неуклюжий термин для заявления, оспариваемого его конкурентами, включая IBM и других, о том, что Google имеет квантовая машина, которая выполняет некоторые математические вычисления, обычные компьютеры просто не могут.

СМОТРИ ТАКЖЕ: покрытие 5G может помешать точным прогнозам погоды к 30 годам

Таинственная область, все еще существующая в основном в теоретическом, квантовые компьютеры сделали достаточно в последнее время и обладают достаточным количеством вполне реальных государственных и частных ресурсов, чтобы заслужить вашего внимания - не в последнюю очередь потому, что если и когда китайское правительство станет хозяином всех ваших личных данных, где-то в следующем десятилетии, это будет Использование квантового компьютера взломало шифрование.

Создание квантового компьютера, как говорят, затаив дыхание, - это гонка, в которой нужно выиграть, такая же важная, как и первое в космосе (хотя спросите Советский Союз, как это разработано) или выставить на вооружение первое работоспособное атомное оружие (похоже, для США все в порядке).

Итак, вот сообщение - написанное настолько ясным и простым языком, насколько этот человек мог понять - подытоживая эти недавние достижения и повторение прогнозов других экспертов о том, что 2020-е годы станут десятилетием, когда квантовые компьютеры начнут вносить свой вклад в вашу жизнь, внося небольшие улучшения в ваше картографическое приложение и используя искусственный интеллект, достаточно надежный и сообразительный, чтобы стать настоящим Life Skynet.

Во-первых, необходимое введение в концепцию. Обычные компьютеры, такие как устройство, которое вы используете для доступа к этому контенту и его отображения, обрабатывают информацию в двоичном формате. Все - либо единица, либо ноль, либо последовательность единиц и нулей. Включено или выключено. Но что, если ноль одновременно был и единицей? (Пожалуйста, выйдите отсюда, чтобы сделать необходимое отступление в квантовой физике и механике.)

Идея о том, что значение может быть нулем, единицей или «обоими» одновременно, является квантовым принципом « суперпозиция. " Каждая суперпозиция - это квантовый бит или кубит. Способность обрабатывать кубиты - это то, что позволяет квантовому компьютеру выполнять функции, которые двоичный компьютер просто не может выполнять, например, вычисления с использованием 500-значных чисел. Чтобы сделать это быстро и по требованию, можно обеспечить высокоэффективный транспортный поток. Кроме того, он может отображать текущие ключи шифрования просто для ускорения компьютера, способного мгновенно их воспроизвести.

Художественное исполнение квантового процессора Sycamore от Google, установленного в криостате. Форест Стернс, квантовый художник Google AI в резиденции

Почему это еще не освоено, что сдерживает квантовые компьютеры? Такие частицы, как фотоны, существуют в квантовых состояниях только в том случае, если они либо очень, очень маленькие, либо очень, очень холодные - с помощью аналоговых инженерных технологий. Таким образом, существующие квантовые компьютеры требуют больших ресурсов. Google, например, использует металлы, «охлажденные» (глагол неадекватный) до 460 градусов ниже нуля, до состояния, в котором частицы ведут себя беспорядочно и «случайным образом», как в квантовом состоянии.

И как недавно написал Субхаш Как, регент-профессор электротехники и вычислительной техники в Университете штата Оклахома и эксперт в этой области, «мощность» квантового компьютера можно измерить по тому, сколько квантовых «битов» или кубитов он может обрабатывать. Все машины, построенные Google, Microsoft, Intel, IBM и, возможно, китайцами, «имеют менее 100 кубитов», - написал он. (В случае Google компания утверждает, что создала «квантовое состояние» из 53 кубитов.)

«Для достижения полезной вычислительной производительности, - по словам Кака, - вам, вероятно, понадобятся машины с сотнями тысяч кубитов». кубиты ». А кубиты, которые может предложить квантовый компьютер, заведомо нестабильны и подвержены ошибкам. Им нужно много с трудом завоеванных исправлений и улучшений, благодаря которым бинарные компьютеры превратились из чудовищ размером с комнату, выплевывающих перфокарты, в iPhone.

Как быстро это произойдет - может ли это случиться?

< p> Скептики, сомневающиеся и ненавистники могут заметить, что Google впервые пообещал достичь квантового превосходства (определяемого как момент времени, когда квантовые компьютеры превосходят бинарные компьютеры) к концу 2017 года, то есть его достижение было почти на два полных года позже запланированного. , аЭто означает, что другие квантовые утверждения, такие как обещание Дарио Гила из IBM, что квантовые компьютеры будут полезны «для коммерческих и научных целей» где-то в следующем году, также могут быть отклонены или, по крайней мере, подвергнуты заслуженному скептицизму.

Дарио Гил , директор IBM Research, стоит перед квантовым компьютером IBM Q System One 18 октября 2019 года. Миша Фридман / Getty Images

И те из нас, кто может мыслить только двоичными средствами, могут также найти путаницу в спор между квантовыми соперниками. Компания заявила, что вычисление, выполненное квантовым компьютером Sycamore за 200 секунд, обычному бинарному суперкомпьютеру потребовалось бы 10 000 лет. Не совсем так, согласно IBM, которая утверждала, что вычисления могут быть выполнены двоичным компьютером за два с половиной дня. В любом случае, как писала The New York Times, «квантовое превосходство» по-прежнему остается весьма загадочным экспериментом, «который не обязательно может быть применен к другим вещам». Прорыв Google может стать последним достижением на какое-то время.

Но все стараются, включая правительство США, которое использует ваши деньги для этого. Коммерческие расходы на исследования в области квантовых вычислений в ближайшее десятилетие, по оценкам, достигнут сотен миллионов долларов. Год назад, напуганный и пристыженный, казалось, безответным потоком квантового прогресса в Китае, Конгресс выделил 1,2 миллиарда долларов на «Закон о Национальной квантовой инициативе», деньги, специально предназначенные для поддержки проектов квантовых вычислений в Америке. По данным Bloomberg, Китай, возможно, уже потратил в 10 раз больше.

Если у вас ничего не останется, знайте, что расходы на квантовые компьютеры вполне реальны, даже если потенциал является теоретическим.

комментариев

Добавить комментарий