W artykule opublikowanym przez magazyn Nature w środę 23 badacze Google ujawnili, że opracowali pierwszy komputer, który osiągnął supremację kwantową.

W praktyce układ kwantowy Google, zwany Sycamore, wykonał w 200 sekund obliczenia, których wykonanie najbardziej zaawansowanego klasycznego superkomputera na świecie zajęłoby 10 000 lat. Wyniki badań zostały szczegółowo opisane w 150. wydaniu Nature i są dostępne dla społeczności naukowej.

Osiągnięcie supremacji kwantowej jest wynikiem lat pracy naukowców Google i społeczności naukowej. Od lat Google inwestuje w rozwój obliczeń kwantowych, ponieważ w ciągu najbliższych kilku lat wiele obliczeń będzie trudniejszych do wykonania dla klasycznych komputerów.

Symulacja procesu molekularnego jest jednym z rodzajów badań, które skorzystają na postępach w dziedzinie obliczeń kwantowych. Maszyny te pomogą między innymi opracować lepsze akumulatory do samochodów elektrycznych, mniej przyjazne dla środowiska nawozy i nowe leki.

5 ciekawostek pozwalających zrozumieć komputer kwantowy Google:

1 - Co to jest obliczenia kwantowe?

Jest to rodzaj obliczeń, który stosuje zasady mechaniki kwantowej - gałąź fizyki, która bada zachowanie cząsteczek, atomów, elektronów i innych cząstek subatomowych - do informatyki w celu przetwarzania dużych ilości informacji i która umożliwia wykonywanie złożonych problemów i obliczeń. być rozwiązywanym szybko;

2 - Od bitów do kubitów

Pierwszą rzeczą, którą należy zrozumieć, mówiąc o obliczeniach kwantowych, jest termin „kubit”. W obliczeniach klasycznych wszelkie informacje są przechowywane lub przetwarzane w postaci bitów, które mogą być reprezentowane przez 0 lub 1.

W obliczeniach kwantowych tak zwane kubity mogą przyjmować liczne stany od 0 do 1, w zjawisku zwanym superpozycją. Dlatego procesory kwantowe mogą wykonywać obliczenia znacznie szybciej niż tradycyjne.

3 - Pożegnanie z dualnością stanów

Kubity mogą mieć kilka stanów, zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej. W superpozycji cząstka może znajdować się jednocześnie w różnych stanach (tzn. Może jednocześnie reprezentować 0 i 1).

Nakładanie się jest przydatne, ponieważ pozwala na wykonanie więcej niż jednego obliczenia w tym samym czasie, co daje możliwość wykonywania złożonych obliczeń w krótkim czasie. W splątaniu, które jest mniej powszechne, oddzielne cząstki mogą być skorelowane, a podczas interakcji z innymi mogą przyjąć ten sam stan.

Sycamore, chip, który ożywia komputer kwantowy Google'a (komunikat prasowy / Google)

4 - Między modułami, portami i tranzystorami

Chipy komputerowe składają się z różnych elementów. Pierwszym z nich są moduły, które zawierają bramki logiczne złożone z tranzystorów. Tranzystor jest najprostszym sposobem przetwarzania danych na komputerach i działa jak przełącznik kontrolujący przepływ informacji.

W klasycznym komputerze informacje są przesyłane w bitach, a ciągły przepływ umożliwia maszynie wykonywanie obliczeń i rozwiązywanie problemów. W obliczeniach kwantowych komputer tworzy kubity, łączy je przez porty kwantowe i manipuluje prawdopodobieństwami, co powoduje nakładanie się sekwencji 0 i 1, co umożliwia jednoczesne wykonywanie różnych obliczeń.

5 - Poza trenerem

Zastosowanie technologii kwantowych może być bardzo cenne. Wśród obszarów, które mogą skorzystać, są chemia, która może wykorzystać te komputery do opracowania bardziej złożonych modeli molekularnych lub symulacji, które z kolei mogą doprowadzić do odkrycia nowych leków.

Ale dodatkowo możliwe będzie wykorzystanie tych technologii w innych obszarach, na przykład w usługach finansowych. Za pomocą komputerów można manipulować dużymi zestawami danych w celu tworzenia nowych produktów, przeprowadzania analizy ryzyka lub bezpieczeństwa.

Sundar Pichai, CEO Google, obok komputerowego komputera kwantowego (Informacja prasowa / Google)

Jeszcze jeden krok

Świadomi, że jest to kolejny krok w eksploracji świata obliczeń kwantowych, Google udostępni te procesory współpracownikom i badaczom akademickim, a także firmom zainteresowanym opracowywaniem algorytmów i budowaniem aplikacji dla dzisiejszych procesorów kwantowych o średniej skali szumów (NISQ). ).

Jednocześnie firma będzie również pracować nad dalszym inwestowaniem w sprzęt i technologię, aby ulepszyć komputer kwantowy i uczynić go bardziej stabilnym w nadchodzących latach.

„Obliczenia kwantowe dają nam szansę na dotarcie do różnych praktycznych zastosowań i ulepszenie świata w taki sposób, że klasyczne obliczenia same w sobie nie pozwalają” - mówi Sundar Pichai, dyrektor generalny Google. „Ale pozwoli nam także głębiej zrozumieć wszechświat”.

5 ciekawostek, aby zrozumieć komputer kwantowy Google za pośrednictwem TecMundo