Vlad Krasen
0 
2425
629
Google heeft zojuist een enorme sprong voorwaarts gemaakt in de informatica. Met behulp van de ultramoderne kwantumcomputer van het bedrijf, genaamd Sycamore, claimt Google 'kwantumoverheersing' over de krachtigste supercomputers ter wereld door een probleem op te lossen dat als vrijwel onmogelijk wordt beschouwd voor normale machines..
De kwantumcomputer voltooide de complexe berekening in 200 seconden. Diezelfde berekening zou zelfs de krachtigste supercomputers ongeveer 10.000 jaar kosten om te voltooien, schreef het team van onderzoekers, geleid door John Martinis, een experimenteel natuurkundige aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara, in hun studie die woensdag (23 oktober) werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature.
"Het is waarschijnlijk dat de klassieke simulatietijd, momenteel geschat op 10.000 jaar, zal worden verminderd door verbeterde klassieke hardware en algoritmen", zei Brooks Foxen, een afgestudeerde student-onderzoeker in het laboratorium van Martinis, in een verklaring. "Maar aangezien we momenteel 1,5 biljoen keer sneller zijn, voelen we ons comfortabel om aanspraak te maken op deze prestatie", voegde hij eraan toe, verwijzend naar de suprematie van kwantumcomputers..
Verwant: 18 keer kwantumfysica blies onze geest
Kwantumcomputers profiteren van de gekke fysica van de kwantummechanica om problemen op te lossen die voor klassieke halfgeleidercomputers buitengewoon moeilijk, zo niet onmogelijk zouden zijn om op te lossen.
De berekening die Google koos om te overwinnen, is het kwantumequivalent van het genereren van een zeer lange lijst van willekeurige getallen en het controleren van hun waarden een miljoen keer. Het resultaat is een oplossing die niet bijzonder bruikbaar is buiten de wereld van de kwantummechanica, maar het heeft grote gevolgen voor de verwerkingskracht van een apparaat.
Kracht in onzekerheid
Gewone computers voeren berekeningen uit met 'bits' aan informatie, die, net als aan / uit-schakelaars, slechts in twee toestanden kunnen voorkomen: 1 of 0. Kwantumcomputers gebruiken kwantumbits of 'qubits', die als beide kunnen bestaan 1 en 0 tegelijkertijd. Dit bizarre gevolg van de kwantummechanica wordt een superpositietoestand genoemd en is de sleutel tot het voordeel van de kwantumcomputer ten opzichte van klassieke computers..
Een paar bits kan bijvoorbeeld op elk moment slechts één van de vier mogelijke combinaties van toestanden (00, 01, 10 of 11) opslaan. Een paar qubits kan alle vier de combinaties tegelijkertijd opslaan, omdat elke qubit beide waarden (0 en 1) tegelijkertijd vertegenwoordigt. Als u meer qubits toevoegt, neemt het vermogen van uw computer exponentieel toe. Drie qubits slaan acht combinaties op, vier qubits slaan 16 op, enzovoort. De nieuwe computer van Google met 53 qubits kan 253 waarden opslaan, of meer dan 10.000.000.000.000.000 (10 biljard) combinaties. Dit aantal wordt nog indrukwekkender wanneer een andere fundamentele en even bizarre eigenschap van de kwantummechanica de show betreedt: verstrengelde staten.
Verwant: De 11 mooiste wiskundige vergelijkingen
In een fenomeen dat door Albert Einstein wordt beschreven als "griezelige actie op afstand", kunnen deeltjes die op een bepaald moment een interactie hebben gehad, verstrengeld raken. Dit betekent dat het meten van de toestand van het ene deeltje je in staat stelt tegelijkertijd de toestand van het andere deeltje te kennen, ongeacht de afstand tussen de deeltjes. Als de qubits van een kwantumcomputer verstrengeld zijn, kunnen ze allemaal tegelijkertijd worden gemeten.
De kwantumcomputer van Google bestaat uit microscopisch kleine circuits van supergeleidend metaal die 53 qubits verstrengelen in een complexe superpositie. De verstrengelde qubits genereren een willekeurig getal tussen nul en 253, maar door kwantuminterferentie verschijnen sommige willekeurige getallen meer dan andere. Wanneer de computer deze willekeurige getallen miljoenen keren meet, ontstaat er een patroon uit hun ongelijke verdeling.
"Voor klassieke computers is het veel moeilijker om de uitkomst van deze bewerkingen te berekenen, omdat hiervoor de kans moet worden berekend dat je in een van de 253 mogelijke toestanden bent, waarbij de 53 afkomstig is van het aantal qubits - de exponentiële schaal [van staten] is waarom mensen om te beginnen geïnteresseerd zijn in quantum computing, "zei Foxen.
Door gebruik te maken van de vreemde eigenschappen van kwantumverstrengeling en superpositie, produceerde het laboratorium van Martinis dit distributiepatroon met behulp van de Sycamore-chip in 200 seconden.
Op papier is het gemakkelijk aan te tonen waarom een kwantumcomputer beter zou kunnen presteren dan traditionele computers. Het demonstreren van de taak in de echte wereld is een ander verhaal. Terwijl klassieke computers miljoenen operationele bits in hun processors kunnen stapelen, hebben kwantumcomputers moeite om het aantal qubits waarmee ze kunnen werken te schalen. Verstrengelde qubits raken na korte tijd ontward en zijn vatbaar voor ruis en fouten.
Hoewel deze prestatie van Google zeker een prestatie is in de wereld van kwantumcomputers, staat het veld nog in de kinderschoenen en blijven praktische kwantumcomputers ver aan de horizon, aldus de onderzoekers..
- Foto's: grote cijfers die het universum bepalen
- 9 cijfers die koeler zijn dan Pi
- 8 manieren waarop u de relativiteitstheorie van Einstein in het echte leven kunt zien
Oorspronkelijk gepubliceerd op .