Kandungan

• Komputer kuantum apa yang baik
• Apakah maksud supremasi kuantum untuk keselamatan?
• Soalan mengenai dakwaan ketuanan kuantum Google

Minggu lalu, penyelidik Google mendakwa telah mencapai "ketuanan kuantum", menurut artikel di Masa kewangan. Kertas Google telah diumumkan secara ringkas di laman web NASA sebelum dikeluarkan. Di dalamnya, para penyelidik mendakwa telah mengatasi superkomputer klasik yang paling berkuasa hari ini - yang dipanggil Sidang Kemuncak - dengan komputer kuantum mereka sendiri.

Ini adalah apa yang dikenali sebagai supremasi kuantum - dengan kata lain, apabila komputer kuantum terbukti lebih cepat pada tugas tertentu daripada komputer klasik. Menurut kertas, sistem Sycamore 53-qubit Google dapat menyelesaikan pengiraan khusus ini dalam tiga minit dan 20 saat. Superkomputer Summit akan mengambil masa sekitar 10,000 tahun untuk menyelesaikan fungsi yang sama.

Menjangkau keunggulan quantum pada mulanya telah diramalkan pada penghujung tahun 2017. Walau bagaimanapun, komputer Bristlecone 72-qubit Google (gambar di atas) terbukti terlalu sukar untuk dikawal dengan ketepatan yang mencukupi. Sebaliknya, penemuan ini berasal dari sistem Sycamore 53-qubit yang lebih kecil.

Komputer kuantum apa yang baik

Tidak seperti komputer tradisional yang beroperasi pada bit sama ada 1 atau 0, komputer kuantum menggunakan "qubit" untuk menyimpan nilai. Qubit, atau kuantum, adalah sistem mekanik kuantum dua-negeri. Ia mempunyai harta misteri yang dapat memegang superposisi kedua-dua 1 dan 0 negeri sekaligus. Walau bagaimanapun, keadaan ini runtuh apabila pengukuran.

Komputer kuantum dibina dengan pintu perkakasan yang serupa dengan komputer klasik, dengan TIDAK DAN DAN setara gerbang yang digunakan dibina untuk fungsi matematik. Walau bagaimanapun, output kuantum secara probabiliti secara intrinsik, bermakna mereka mesti diperiksa untuk ketepatan dan kesalahan diperbetulkan. Anda juga tidak boleh mengintip pengiraan kuantum melalui jalan tanpa merosakkan output, disebabkan oleh tindanan.

Superposisi dan kebarangkalian adalah kunci yang membuat komputer kuantum berguna untuk tugas matematik tertentu. Meningkatkan bilangan qubit menjadikannya mungkin untuk mengira berjuta-juta peluang hampir dengan serta-merta. Kegunaan termasuk bilangan pemfaktoran besar, mengira Fourier Transforms, dan menyelesaikan persamaan linear. Komputer kuantum, secara semula jadi, sangat khusus. Mereka sebenarnya tidak baik untuk banyak pengiraan asas komputer pegang tangan kami setiap hari.

Apakah maksud supremasi kuantum untuk keselamatan?

Seperti yang ganjil seperti bunyi komputer kuantum, mereka mempunyai beberapa aplikasi yang sangat menarik dalam bidang pengkomputeran tertentu - terutamanya yang melibatkan operasi matematik yang berulang, kompleks seperti meteorologi, pemodelan kimia dan fizik, dan kriptografi.

Itu yang terakhir sering mengayuh orang. Komputer kuantum boleh melalui banyak permutasi matematik sekaligus dan, secara teori, mengambil sebahagian kecil daripada masa komputer saat ini perlu memecahkan standard penyulitan biasa. Hanya beberapa hari atau jam dan tidak banyak hayat. Protokol kriptografi baru mungkin satu hari diperlukan untuk maklumat yang sangat sensitif untuk mencegah retak oleh komputer kuantum.

Piawaian penyulitan perlu ditingkatkan selepas komputer kuantum komersial.

Begitu juga, algoritma yang serupa digunakan dalam pasaran cryptocurrency semasa untuk mendapatkan dompet dan mengesahkan legitimasi transaksi. Tidak ada tanda bahawa walaupun komputer Google cukup pada kemampuan retak jenis penyulitan ini. Walau bagaimanapun, ancaman pertumbuhan eksponen dalam kuasa pengkomputeran kuantum menjadikan ini kemungkinan yang jelas dalam beberapa tahun akan datang.

Nasib baik, komputer kuantum masih jauh dari segi komersil. Mereka masih dalam peringkat pembangunan dan jauh lebih mungkin digunakan untuk penyelidikan daripada melanggar kata laluan awam. Sama ada cara, piawaian penyulitan perlu ditingkatkan untuk menghalang dan mencegah daya tahan retakan dalam masa terdekat.

Soalan mengenai dakwaan ketuanan kuantum Google

Walaupun Google mendakwa ketuanan kuantum sebagai satu kejayaan utama, beberapa pesaingnya kurang yakin mengenai merit pencapaian itu. Istilah "supremasi kuantum" mencadangkan komputer kuantum kini lebih berkuasa dan berguna daripada komputer klasik, tetapi ini sememangnya satu tuntutan perbalahan.

Dario Gil, ketua penyelidikan di IBM (saingan utama dalam ruang pengkomputeran kuantum), memanggil tuntutan Google "hanya salah." Gil menyatakan bahawa penyelidikan itu hanya "percubaan makmal yang direka untuk dasarnya - dan hampir pasti eksklusif - melaksanakan satu prosedur persampelan kuantum yang sangat spesifik tanpa aplikasi praktikal. "Dengan kata lain, penyelidikan Google memberi tumpuan kepada jenis pengkomputeran yang sangat sempit yang mendedahkan sedikit tentang keupayaan komputer yang lebih luas.

Ketuanan kuantum - apabila komputer kuantum mengungguli komputer klasik untuk tugas tertentu.

Bagaimanapun, Chad Rigetti, bekas eksekutif IBM, mengumumkan pengumuman itu sebagai "momen besar untuk manusia dan sains." Daniel Lidar, seorang profesor kejuruteraan di University of Southern California, menyatakan skala penemuan Google. Syarikat telah mengurangkan gangguan qubit - dikenali sebagai "crosstalk" - sangat mengurangkan kadar ralat komputer berbanding saingannya.

Implikasinya ialah bahawa Google kini dapat meningkatkan saiz komputer kuantumnya kerana hasil ralat yang lebih rendah. Lebih banyak qubit dengan ralat rendah akan secara eksponen meningkatkan kuasa pemprosesan komputer kuantum, menjadikannya lebih berdaya maju untuk penyelesaian masalah yang rumit. Walaupun, masih banyak kerja yang perlu dilakukan pada programmability juga.

Akhirnya, komputer kuantum hanya berguna untuk satu set tugas yang terhad. Mereka mahal untuk membina, menjalankan, dan program. Kerumitan ini bermakna bahawa mereka hanya mungkin digunakan dengan berhati-hati untuk tugas yang sangat spesifik. Walaupun, ini tidak merosakkan tonggak ketuanan kuantum Google dan fakta bahawa pengkomputeran kuantum kelihatan lebih dan lebih berdaya maju setiap tahun.