Εξήγησε: Τι είναι η κβαντική υπεροχή;
Η κβαντική υπεροχή είναι ένα ορόσημο που αναζητούνταν από καιρό στους υπολογιστές και τώρα η Google ανακοίνωσε ότι το έχει φτάσει. Μια ματιά στην επιστήμη πίσω από την ιδέα, και τι επιτεύχθηκε πραγματικά και πόσα απομένει.
Ένα στοιχείο του Κβαντικού Υπολογιστή της Google στο εργαστήριο της Σάντα Μπάρμπαρα, Καλιφόρνια, ΗΠΑ. (Φωτογραφία μέσω Reuters) Αυτή την εβδομάδα, η Google ανακοίνωσε ότι πέτυχε μια σημαντική ανακάλυψη κβαντική υπεροχή στους υπολογιστές. Τι σημαίνει αυτό και γιατί είναι σημαντικό;
Λοιπόν, τι είναι η κβαντική υπεροχή;
Είναι ένας όρος που προτάθηκε το 2012 από τον John Preskill, καθηγητή θεωρητικής φυσικής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια. Περιγράφει το σημείο όπου οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να κάνουν πράγματα που οι κλασικοί υπολογιστές δεν μπορούν. Στην περίπτωση της Google, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Μπάρμπαρα ισχυρίστηκαν ότι ανέπτυξαν έναν επεξεργαστή που χρειάστηκε 200 δευτερόλεπτα για να κάνει έναν υπολογισμό που θα χρειαζόταν ένας κλασικός υπολογιστής 10.000 χρόνια.
Τι είναι όμως ένας κβαντικός υπολογιστής;
Οι παραδοσιακοί υπολογιστές μας λειτουργούν με βάση τους νόμους της κλασικής φυσικής, ειδικά χρησιμοποιώντας τη ροή του ηλεκτρισμού. Ένας κβαντικός υπολογιστής, από την άλλη πλευρά, επιδιώκει να εκμεταλλευτεί τους νόμους που διέπουν τη συμπεριφορά των ατόμων και των υποατομικών σωματιδίων. Σε αυτή τη μικροσκοπική κλίμακα, πολλοί νόμοι της κλασικής φυσικής παύουν να ισχύουν και οι μοναδικοί νόμοι της κβαντικής φυσικής μπαίνουν στο παιχνίδι.
Η ανάπτυξη ενός τέτοιου υπολογιστή ήταν στόχος των επιστημόνων για σχεδόν τέσσερις δεκαετίες. Το 1981, ο φυσικός Richard Feynman έγραψε: Η προσπάθεια να βρω μια προσομοίωση της φυσικής στον υπολογιστή μου φαίνεται ότι είναι ένα εξαιρετικό πρόγραμμα για να το ακολουθήσω… Η φύση δεν είναι κλασική… και αν θέλετε να κάνετε μια προσομοίωση της φύσης, καλύτερα το κάνουν κβαντομηχανικό, και κατά τον γκόλλυ είναι υπέροχο πρόβλημα, γιατί δεν φαίνεται τόσο εύκολο.
Τι διαφορά θα είχε μια τέτοια προσομοίωση;
Πρόκειται για την ταχύτητα επεξεργασίας. Ας δούμε πώς ένας κλασικός υπολογιστής επεξεργάζεται τις πληροφορίες. Τα bit πληροφοριών αποθηκεύονται είτε ως 0 είτε ως 1. Κάθε συμβολοσειρά τέτοιων ψηφίων (συμβολοσειρές bit) αντιπροσωπεύει έναν μοναδικό χαρακτήρα ή εντολή. για παράδειγμα, το 01100001 αντιπροσωπεύει το πεζό a.
καθαρή αξία kathy griffin
Σε έναν κβαντικό υπολογιστή, οι πληροφορίες αποθηκεύονται σε κβαντικά bit ή qubits. Και ένα qubit μπορεί να είναι και 0 και 1 ταυτόχρονα. Η κβαντική φυσική περιλαμβάνει έννοιες που ακόμη και οι φυσικοί περιγράφουν ως παράξενες. Σε αντίθεση με την κλασική φυσική, στην οποία ένα αντικείμενο μπορεί να υπάρχει σε ένα μέρος τη φορά, η κβαντική φυσική εξετάζει τις πιθανότητες ενός αντικειμένου να βρίσκεται σε διαφορετικά σημεία. Η ύπαρξη σε πολλαπλές καταστάσεις ονομάζεται υπέρθεση και οι σχέσεις μεταξύ αυτών των καταστάσεων ονομάζονται εμπλοκή.
Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των qubit, τόσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος των πληροφοριών που αποθηκεύονται σε αυτά. Σε σύγκριση με τις πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες στον ίδιο αριθμό bit, οι πληροφορίες σε qubits αυξάνονται εκθετικά. Αυτό είναι που κάνει έναν κβαντικό υπολογιστή τόσο ισχυρό. Και όμως, όπως έγραψε το Preskill του Caltech το 2012, η κατασκευή αξιόπιστου κβαντικού υλικού είναι πρόκληση λόγω της δυσκολίας του ακριβούς ελέγχου των κβαντικών συστημάτων.
Ο Sundar Pichai με έναν από τους Quantum Computers της Google στο εργαστήριο Santa Barbara, Καλιφόρνια, ΗΠΑ. (Φωτογραφία μέσω Reuters) Αυτό πέτυχε η Google;
Οι ερευνητές απέδειξαν τι είναι ικανός ένας κβαντικός υπολογιστής. Κατασκεύασαν μια αρχιτεκτονική 54 qubits με το Sycamore, τον κβαντικό υπολογιστή της Google. Ενώ ένα από αυτά δεν είχε απόδοση, τα άλλα 53 qubits μπλέκονταν σε κατάσταση υπέρθεσης.
Η ομάδα συνέθεσε μια τυχαία ακολουθία περίπου 1.000 πράξεων. Κάθε φορά που έτρεχαν αυτόν τον τυχαίο αλγόριθμο, ο κβαντικός υπολογιστής θα παρήγαγε μια συμβολοσειρά bit.
Τώρα, ορισμένες συμβολοσειρές δυαδικών ψηφίων είναι πιο πιθανό να εμφανιστούν από άλλες, και είναι δυνατό να εντοπιστούν ποιες είναι πιο πιθανές. Ωστόσο, όσο πιο περίπλοκο είναι το τυχαίο κβαντικό κύκλωμα, τόσο πιο δύσκολο για έναν κλασικό υπολογιστή να αναγνωρίζει τις πιθανές συμβολοσειρές bit — και η δυσκολία αυξανόταν εκθετικά. Η υπεροχή επιτεύχθηκε όταν απέδειξαν ότι ο κβαντικός επεξεργαστής χρειάστηκε μόλις 200 δευτερόλεπτα για να υπολογίσει έναν υπερσύνθετο τυχαίο αλγόριθμο, ενώ ο ταχύτερος υπερυπολογιστής θα χρειαζόταν 10.000 χρόνια, ανέφερε η Google σε ένα email.
κορυφή 500 jodelle ferland
Διαβάστε επίσης | Κβαντική υπεροχή στους υπολογιστές: Η δοκιμή έγινε, η χρήση του πραγματικού κόσμου είναι πολύ μακριά
Λοιπόν, τι ωφελεί αυτό;
Καμία, όσον αφορά τις πρακτικές εφαρμογές. Η εργασία που εκτελείται δεν είναι εξαιρετικά σημαντική για αυτό το ορόσημο. είναι πολύ περισσότερο για το γεγονός ότι το ορόσημο συνέβη εξαρχής, ανέφερε το email από την Google. Ανέφερε τους αδερφούς Ράιτ ως αναλογία: Για να αποδείξουν ότι η αεροπορία είναι δυνατή, δεν είχε τόσο σημασία πού κατευθυνόταν το αεροπλάνο, πού απογειώθηκε και προσγειώθηκε, αλλά ότι ήταν σε θέση να πετάξει καθόλου.
Είναι όλοι πεπεισμένοι;
Η IBM αμφισβήτησε τον ισχυρισμό της Google ότι ο κβαντικός υπολογισμός της δεν μπορούσε να εκτελεστεί από έναν παραδοσιακό υπολογιστή. Σε μια ανάρτηση ιστολογίου, η IBM ισχυρίστηκε ότι ο υπολογισμός που περιγράφεται από τους ερευνητές της Google θα μπορούσε να επιτευχθεί από έναν υπάρχοντα υπολογιστή σε λιγότερο από δυόμισι ημέρες, όχι σε 10.000 χρόνια.
Παρεμπιπτόντως, η ίδια η IBM ισχυρίστηκε μια σημαντική ανακάλυψη στον κβαντικό υπολογισμό την Πέμπτη. Οι ερευνητές της έκαναν μια σημαντική ανακάλυψη στον έλεγχο της κβαντικής συμπεριφοράς μεμονωμένων ατόμων, επιδεικνύοντας ένα ευέλικτο νέο δομικό στοιχείο για τον κβαντικό υπολογισμό, ανέφερε η IBM στον ιστότοπό της. Η εργασία δημοσιεύεται στο περιοδικό Science. Η έρευνα της Google εμφανίζεται στο Nature.
Μην χάσετε από το Explained | Dushyant Chautala: Πέρα από την ηλικία του, αυτός ο 31χρονος «Βούδας» συνδέεται με όλους
Ποιο είναι το επόμενο?
Οι επιστήμονες προσπαθούν να βελτιώσουν τη δουλειά τους, συμπεριλαμβανομένου του εντοπισμού και της διόρθωσης σφαλμάτων. Το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Μπάρμπαρα σημείωσε ότι η έρευνα έχει ήδη επιτύχει ένα πολύ πραγματικό εργαλείο για τη δημιουργία τυχαίων αριθμών. Οι τυχαίοι αριθμοί μπορούν να είναι χρήσιμοι σε διάφορα πεδία — συμπεριλαμβανομένης της προστασίας κρυπτογραφημένων κλειδιών για αποκρυπτογράφηση, κάτι που θα μπορούσε να είναι ένα δυνητικά ακανθώδες ζήτημα για τις κυβερνήσεις.
phil hartman house
Οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούσαν μια μέρα να οδηγήσουν σε τεράστια πρόοδο στην επιστημονική έρευνα και τεχνολογία. Μεταξύ των τομέων που θα κερδίσουν είναι η τεχνητή νοημοσύνη και οι νέες φαρμακευτικές θεραπείες. Όλα αυτά, όμως, είναι πολύ μακριά.
Μοιράσου Το Με Τους Φίλους Σου:
