Google dosiahol kvantovú nadradenosť nad dnešnými superpočítačmi
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 24. 10. 2019
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Spoločnosť Google oznámila, že sa jej podarilo dosiahnuť „kvantovú nadradenosť“ alebo inak povedané bod, v ktorom kvantový počítač úspešne vykonáva operáciu, ktorá sa považuje za neuskutočniteľnú s dnešnými superpočítačmi. Je to dôležitý míľnik vo vývoji kvantových počítačov, ktoré by mohli v budúcnosti nahradiť klasické počítače.
Stredobodom odvážneho tvrdenia spoločnosti Google je výkonný kvantový počítačový procesor Sycamore. Ten údajne dokáže vykonať špecifický výpočet za 200 sekúnd. Podľa Googlu by mal rovnaký výpočet trvať súčasnému najrýchlejšiemu superpočítaču Summit asi 10 000 rokov.
Kvantové počítače verzus klasické
V klasických počítačoch sa informácie ukladajú a spracovávajú v bitoch, ktoré vyjadruje buď nula alebo jedna. Kvantové počítače nie sú také binárne. Kvantový bit (alebo qubit) môže byť nielen nula alebo jedna, ale môžu existovať obidve súčasne. To exponenciálne zvyšuje výkon spracovania - dva qubity môžu byť v štyroch možných stavoch, zatiaľ čo tri qubity predstavujú osem stavov (dve na tretiu), a tak ďalej.
Vďaka využitiu pravidiel kvantovej mechaniky by mohli budúce kvantové počítače riešiť problémy, ktoré by mohli prekonať aj najvýkonnejšie klasické superpočítače. A to je to, čo spoločnosť Google tvrdí, že dosiahla.
Kvantová nadradenosť
V posledných rokoch pracovali kvantové počítače na riešení problémov, ktoré by klasické počítače mohli vyriešiť, ak na to budú mať dostatok času. V mnohých prípadoch dokážu kvantové počítače vykonávať úlohy oveľa rýchlejšie, ale skutočnou skúškou ich schopností by bolo, ak by sa zaoberali výpočtami, ktoré žiadny klasický počítač nedokáže zvládnuť v primeranom čase. Tento zlom vo vývoji označil John Preskill v roku 2012 za „kvantovú nadradenosť“.
Odvtedy je preukázanie kvantovej nadradenosti hlavným cieľom výskumníkov kvantových počítačov v spoločnostiach, ako sú Google, IBM a Intel, a samozrejme aj tímov vedeckých pracovníkov na viacerých univerzitách z celého sveta.
Experiment
Kvantový procesor Sycamore sa skladá z 54 qubitov a tím vedcov zo spoločnosti Google a Kalifornskej univerzity v Santa Barbare ich počas experimentu použil 53. Jeden z nich nebol z nejakého dôvodu v prevádzke.
Týchto 53 qubitov bolo uvedených do náhodného komplexného stavu superpozície, ktorý produkuje výstup špecifického binárneho čísla, nazývaného ako „bitstring“. Kvantový počítač dokáže rýchlo vypočítať pravdepodobnosť každého vychádzajúceho bitstringu tak, že zmeria qubity až miliónkrát za 200 sekúnd. Sycamore to zvláda tak rýchlo, pretože jeho qubity umožňujú spracovať obrovské množstvo údajov súčasne. Klasické počítače by však museli prejsť každú štvoricu možných stavov jeden po druhom, čo je proces, ktorý tím odhadol na zhruba 10 000 rokov.
Keďže to nie je reálny čas pre žiadny súčasný klasický superpočítač, spoločnosť Google vyhlásila tento experiment za úspešný a nárokuje si prvenstvo v kvantovej nadradenosti.
Voči tomu sa ohradila spoločnosť IBM, ktorá spresňuje tento odhad výpočtov na približne dva a pol dňa. IBM nespochybňuje pôsobivý výkon systému Sycamore, no hovorí, že táto úloha je stále vykonateľná aj na klasických superpočítačoch, čím chce vyvrátiť tvrdenie Googlu o kvantovej nadradenosti.
Či už teda ide naozaj o kvantovú nadradenosť alebo nie, úspech spoločnosti Google je stále veľmi pôsobivý a pravdepodobne sa bude považovať za dôležitý míľnik vo vývoji kvantovej výpočtovej techniky.
