Teave

Google'i kvantprotsessor võib kuude jooksul saavutada kvantülekande

Google'i kvantprotsessor võib kuude jooksul saavutada kvantülekande


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kuigi ma ütlesin mitu kuud tagasi, et leiame viisi, kuidas Moore'i seadus tagasi tuua, ei lootnud ma, et see nii langeb. Aastal uues aruandes Ajakiri Quanta kirjutas Kevin Hartnett, Google'i Quantum tehisintellektilabori direktor Hartmut Neven paljastab, et võimsuse kasv koos Google'i parima kvantprotsessori iga uue täiustamisega pole erinev kõigest, mida looduses leidub. See kasvab mitte ainult eksponentsiaalse kiirusega, nagu Moore'i seaduses, vaid ka kahekordne eksponentsiaalne määr, see tähendab, et praktilise kvantarvutuste ajastu algusest võib olla vaid mitu kuud eemal.

Google'i Hartmut Neven käsib meil end valmis seada

Hartnetti teos peaks olema maailmale suur äratus. Kui oleme kaasa mõelnud, arvates, et homme on enam-vähem nagu täna, näib Californias Santa Barbaras asuvas Google'i Quantum AI laborites toimuvat midagi erakordset. 2018. aasta detsembris alustas Neven ja tema meeskond ettevõtte parima kvantprotsessori arvutamist, kui nad hakkasid nägema midagi uskumatut.

SEOTUD: MITTE TRANZISTORIT enam: MOORE'i ÕIGUSE LÕPP

"Nad suutsid tavalise sülearvuti abil taasesitada [kvantprotsessori] arvutuse," kirjutab Hartnett. "Siis tegid nad jaanuaris sama testi kvantkiibi täiustatud versioonil. Seekord pidid nad tulemuse simuleerimiseks kasutama võimsat lauaarvutit. Veebruariks ei olnud hoones enam ühtegi klassikalist arvutit, mis suudaks simuleerida teadlased pidid selleks Google'i tohutus servervõrgus aega nõudma.

"Kusagil veebruaris pidin ma helistama, et" kuule, meil on vaja rohkem kvoote, "ütles Nevens Hartnettile." Meil ​​olid töökohad, mis koosnesid miljonist protsessorist. "

Google'i kõige paremini toimiv kvantprotsessor tegi midagi sellist, millel pole oma olemuselt ilmseid paralleele. "Kahekordne eksponentsiaalne kasv," kirjutab Hartnett, "on nii ainsus, et selle kohta on reaalses maailmas raske näiteid leida. Kvantarvutuste edenemise määr võib olla esimene."

Kvantarvutuskiiruste enneolematu kiirenemine, mille Neven esimest korda tuvastas, hakkasid Google'i teadlased nimetama Neveni seaduseks mitte nii peene viitega klassikalisele arvutusele Moore'i seadusele, kuid erinevusega. Nad on omamoodi, kuid see, mis Google'is toimub, pole lihtsalt Moore'i seaduse tagasitulek kvantide ajastuks; Neveni seadus näitab meile, et me võime juba mõne kuu pärast sukelduda täiesti võõrasse maailma.

Miks Moore'i seadus jätkab tähtsust ka pärast selle suremist?

Viimasel kümnendil on arvutiteadlased ja insenerid ennustanud progressi näiliselt järsku lõppu. Moore'i seadus, ligikaudne suunis, mis ütleb, et ränitransistori suurust saab vähendada umbes iga kahe aasta tagant umbes poole võrra, on juba paar aastat rendilepingus funktsionaalselt surnud.

Elamise ajal suutis see aga üha enam transistoreid kokku suruda erineva suurusega kiipidele, andes kõigepealt volituse suurarvutitele, seejärel serveritele, seejärel personaalarvutitele ja nüüd mobiilseadmetele. Iga paari aasta tagant ei olnud iga uus seade lihtsalt täiustus; toimuksid revolutsioonilised tehnoloogilised muutused ühe kümnendi jooksul sageli kaks või kolm korda.

Protsessivõimsuse kahekordistamine iga põlvkonna arvutikiipides iga kahe aasta tagant ja selle kasvukiiruse tagajärg on hüpe, mis on tehtud perfokaardiarvutite abil, arvutades Kuule suunduvate Apollo astronautide lennutrajektoorid, kuni sündimise ja küpsemiseni. Internet, kiire taskutes leegitsevad arvutid ja närvivõrgud, mis suudavad Hiina linnade kogu avaliku teenistuse infrastruktuuri juhtida vähem kui 50 aasta jooksul.

Ränitransistoriga tehtud inimkonna hüpe tehnoloogias oli inimkonna ajaloo ainus suurim uuendus. Ükski teine ​​avastus ega leiutis, isegi mitte tulekahju, pole meie inimkogemuse põhjal nii kiiresti ja nii kiiresti teisenenud - ja me oleme juba vähemalt kümme aastat teadnud, et selline muutuste tempo ei saa igavesti jätkuda. Kuna transistorid on lühendatud vaid seitsme nanomeetri pikkuseks, võitlevad insenerid selle eest, et elektrilaeng voolaks kanalites, mille seinad on ainult aatomipaksused.

Muutke transistorit väiksemaks ning protsessori arvutusi ja loogikat toov elektrivool lihtsalt hüppab kanali või lekib komponendist välja pärast seda, kui aatomid, mis on mõeldud elektronide voogu sisaldama, on aja jooksul häiritud.

Kui rohkem transistoreid hakkavad ebaõnnestuma ja lekitavad oma elektronid muudesse komponentidesse, kuluvad ka need kiiremini ja kogevad suuremaid vigu, pidurdades protsessori kui terviku jõudlust, kuni kogu see asi muutub kasutuks lekkivaks elektronide sõelaks.

Kuna insenerid ei suuda protsessori komponente stabiliseerida, kui need lähevad väiksemaks, on ränikiip jõudnud oma füüsilise piirini - lõpetades Moore'i seaduse ja sellega ootuse, et kahe aasta pärast on arvutid kaks korda kiiremad kui praegu täna.

See ei meeldi meile pehmelt öeldes üldse. Me näeme, kuidas tehnoloogiline potentsiaal on silmapiiril tipus; nii lähedale jõudmine ja füüsiliste seaduste piiramine on selline asi, mis meid kõigepealt uuendusi ajendas.

Mida siis teha, kui te ei saa aatomkaalade abil kiiremat arvutit teha? Teadlased ja insenerid tegid paratamatult järgmise sammu ja otsisid vastuseks kvantmehaanikale midagi aatomist väiksemat.

Kvantmaailm

Kvantmaailm pole aga sugugi klassikalise maailmaga sarnane. Eksootilised subatoomsed osakesed käituvad viisil, mida on raske aktsepteerida. Nad saavad puhuda otse läbi füüsika põhiseaduste, astumata ühtegi sammu, nagu seda teeb kvantpõimitus siis, kui paaritatud osakesed suhtlevad üksteisega hetkega, isegi kui nad asuvad universumi vastaskülgedel.

Kvantmehaanika üks peamisi avastajaid Schroedinger ise pakkus välja oma kuulsa mõttekatse kassist kastis, mis on korraga nii elus kui ka surnud, et näidata, kui absoluutselt absurdsed tema teooriad muutuvad. Ta ei suutnud uskuda, et see oli täpselt nii, nagu see ilmus.

Nii hullumeelne kui see ka polnud, on vältimatu tõsiasi, et Schroedingeri kass on tõepoolest korraga nii elus kui ka surnud ja jääb nii, kuni vaatleja avab kasti selle kontrollimiseks; see on hetk, mil universum peab puhtjuhuslikult otsustama, milline on kassi lõplik seisund.

See Schroedingeri kassi superpositsioon pole mitte ainult praktikas tõestatud, vaid osakeste pealekandmine tuleb ka kvantarvuti võimsusest.

Opereerides osakest superpositsioonis - nn kvantbittvõi qubit--vabalt rohkem andmeid saab kvantmälus sisaldada palju vähem bitte kui klassikalistes arvutites ja operatsioone a-ga qubit rakendama kõik võimalikud väärtused seda qubit võtab enda peale. Kui need qubits on seotud teiste üksteisest sõltuvate inimestega qubits- suudab oluliselt keerukamaid loogikaoperatsioone teha oluliselt lühema aja jooksul.

See potentsiaal drastiliselt parema töötlemiskiiruse saavutamiseks klassikaliste protsessorite ees on see, mis praegu kvantarvutite ümber nii suure hüppe tekitab. See on meie viis hoida praegust edenemiskiirust üleval, mis pole Moore'i seaduse järgi enam veepiiriga piiratud.

Kuidas on tagatud, et kvantarvutid meie tehnoloogiat täiendavad?

Niisiis, kui võimas on kvantarvutus täpselt siis? Mida see kiirus reaalsuses tähendab? Mõnda aega ei olnud vastus midagi. See oli tegelikult naeruväärne idee, mida keegi tegelikult tõsiselt ei võtnud.

Pakutud mitmel viisil aastate jooksul akadeemilistes töödes alates 1970ndatest, hüppas see nüüd ja jälle esile, kuid mitte ainult ei olnud võimatu sellist süsteemi praktikas ette kujutada; sellisel masinal ei oleks mingit tegelikku eesmärki, mis õigustaks isegi raha investeerimist selle uurimiseks. Seejärel avaldas matemaatik Peter Shor 1994. aastal paberi, mis muutis kõike.

Shor lõi algoritmi, mis lõi lahti jõhkralt lahendamatu matemaatikaülesande, mis on aluseks kaasaegsele RSA krüptograafiale, mis on täisarvude põhifaktoriseerimise probleem. Mitmekümne kohalise täisarvu põhifaktorimine pole lihtsalt asi, mida klassikaline arvuti saaks tõhusalt teha, hoolimata sellest, mitu protsessorit sellele viskate; vajalikud algoritmid kas pole teada või neid pole olemas.

Isegi kui kaasaegsed arvutid muutusid võimsamaks ja suutsid toorest töötlemisvõimsust kasutada varasemate 256-bitiste, 512-bitiste ja veelgi suuremate bittide arvu krüpteerimisvõtmete purustamiseks, oleks vaja vaid korrutada teie jaoks kasutatud bitiarv klahv kahe kaupa ja teie uus skeem oli sõna otseses mõttes eksponentsiaalselt tugevam kui see, mis just lõhki läks.

Klassikaline arvuti ei saa nende probleemide lahendamisel eksponentsiaalselt paremini hakkama, kui asjaomased arvud suurenevad. See ajaline keerukusena tuntud piirang pani mõned asjad klassikalisest arvutimahust kaugemale, et neid kunagi tegelikult lahendada. RSA krüptovõtmete pikendamine võib kiiresti lisada miljoneid, miljardeid ja isegi triljoneid aastaid aega, mis on vajalik krüptovõtme lõhkumiseks klassikalise arvuti abil.

Shor näitas, et kubitite superpositsiooni kasutamine võimaldaks faktoriseerimisprobleemi lahendada oluliselt kiiremini. Kõige karmima RSA krüptimise avamine võib veel kaua aega võtta, kuid triljon-triljon aastat kestnud probleemist tehti kvantarvutiga 2–5-aastane probleem - ja ainult kvantarvutiga.

Kui Neveni seadus peaks kehtima, on kvantarvutus siin juba aasta pärast

Inimesed võtsid selle lõpuks tähele, kui Shor avaldas oma dokumendi ja mõistis, et see on midagi muud kui klassikaline andmetöötlus ja potentsiaalselt suurusjärkude võrra võimsam.

Inimesed hakkasid potentsiaali nägema, kuid 20 aasta jooksul pärast Shori algoritmi esmakordset ilmnemist on selle algoritmi ja võib-olla mõne muu pärast seda aastat avaldatud kvantalgoritmi käitamine ainus põhjus, miks me vajaksime kvantarvutit esimeses koht. Meile on öeldud, et see muudab kõike, ja me oleme oodanud, sest tegelikkuses näib juhtuvat väga-väga vähe.

Isegi paljud arvutiteaduse spetsialistid, sealhulgas doktorid ja tööstuse veteranid, kes tunnevad selle kõige taga olevat teadust, on väljendanud skeptitsismi, et kvantarvutus annab kohati uskumatu lubaduse. See võib aga muutuda, kui Neven tuli mais avalikkuse ette Google'i kvantprotsessorite uskumatu kasvu kohta Google'i Quantum Spring Symposiumil ja tutvustas maailmale tema nime kandvat seadust.

Ta avaldas, et see, mida tema ja ülejäänud Google'i kvantarvutusmeeskond vaatasid, oli kvantarvutusvõimsuse "topelteksponentsiaalne" kasv võrreldes klassikalise andmetöötlusega: "paistab, et midagi ei toimu, midagi ei toimu, ja siis, oh, äkki teie oleme teises maailmas, "ütles ta. "Seda me siin kogeme."

Mida tegelikult tähendab eksponentsiaalne kasv kahtlemata?

Neveni sõnul on kaks tegurit, mis ühendavad selle uskumatu kasvu, mida Google oma kvantarvutites näeb.

Esimene on lihtsalt kvantarvutuste loomulik eksponentsiaalne eelis klassikalise arvuti ees. Kui klassikalised bitid võivad olla igal ajahetkel ainult ühes olekus, või 0, on superpositsioonis olev kubit mõlemad 1 ja 0. See tähendab, et kubiit muutub iga täiendava kbiidi andmete esitamiseks ja töötlemiseks eksponentsiaalselt tõhusamaks. Mis tahes arvu kvitite jaoks n kvantprotsessoris teevad nad sama tööd või mahutavad sama palju andmeid kui 2n klassikalised bitid. 2 kbiti võrdub 4 bitti, 4 kbiti võrdub 16 bitti, 16 kbiti võrdub 65, 536 bitti, ja nii edasi.

Teine on otsesemalt seotud parandustega, mida Google oma kvantprotsessoritesse teeb. Neveni sõnul näeb Google, et nende parimad kvantprotsessorid paranevad eksponentsiaalse kiirusega, mida IBM on ka oma IBM Q System One. Neven ütleb, et kokku võetuna saavutate kvantarvutuse kahekordse eksponentsiaalse kasvumäära võrreldes klassikalise arvutamisega.

Kuidas näeb välja topelteksponentsiaalne kasv? Klassikaline eksponentsiaalse kasvu funktsioon bittidega tegelemisel on ilmselgelt kahekordistuv, funktsioon on määratletud järgmiselt 2n kahendsüsteemides. Kuidas kahekordistate? Lihtsalt asendage n kahekordistamisfunktsioonis mõne teise kahekordistamisfunktsiooniga või 22n.

Kuna Moore'i seadus on kahekordistav funktsioon, võime seda Moore'i seadust esindada niimoodi, kus n tähistab kaheaastast intervalli:

n Klassikaline arvutusvõimsus (2n)
* 1 2

* 2 4
* 3 8
* 4 16
* 5 32
* 6 64
* 7 128
* 8 256
* 9 512
* 10 1024

Mis siis teeb Neveni seadus välja nägema? See näeks välja umbes selline, kus n võrdub Google'i kvantprotsessori iga uue täiustusega:

n 2n 2(2n) Kvantarvutusvõimsus võrreldes klassikalise arvutusvõimsusega

* 1 2 2 4
* 2 4 24 16
* 3 8 28 256
* 4 16 216 65,536
* 5 32 232 4,294,967,296
* 6 64 264 18,446,744,073,709,551,616
* 7 128 2128 3.4028236692093846346337460743177e + 38
* 8 256 2256 1.1579208923731619542357098500869e + 77
* 9 512 2512 1.3407807929942597099574024998206e + 154
* 10 1024 21024 1.797693134862315907729305190789e + 308

Pärast nimekirja ületamist 6, numbrid hakkavad nii suureks ja abstraktseks muutuma, et kaotate järgmises etapis oleva lõhe Google'i asukoha ja asukoha vahel.

Moore'i seaduse puhul sai see alguse 1970ndad kahekordistub igal aastal, enne kui seda muudetakse kuni umbes iga kahe aasta tagant. Neveni sõnul suurendab Google oma protsessorite jõudu plahvatuslikult a igakuiselt kuni poolkuiselt. Kui Detsember 2018 on 1 selles nimekirjas, kui Neven esimest korda oma arvutusi alustas, siis oleme juba nende vahel 5 ja 7.

Sisse Detsember 2019, vaid kuue kuu pärast võib Google'i kvantarvutusprotsessori võimsus olla kuskil 24096 korda kuni 28192 korda nii võimas kui aasta alguses. Neveni jutustuse kohaselt on veebruariks - ainult kolm kuud pärast nende testide alustamist, nii 3 meie nimekirjas -, seal olidenam mitte ühtegi klassikalist arvutit hoones, mis suudaks taastada Google'i kvantarvuti arvutuste tulemused, mida sülearvuti just tegi kaks kuud varem.

Neven ütles, et selle tulemusena valmistub Google jõudmiseks kvantülimus- punkt, kus kvantarvutid hakkavad kvantalgoritme simuleerivaid superarvuteid ületama - ainult ühes küsimuses kuud, mitte aastat: "Me ütleme sageli, et arvame, et saavutame selle 2019. aastal. Kirjutis on seinal."

Skeptitsism on õigustatud, kuni punktini

Oluline on rõhutada, et see võimsuse kasv on klassikalise arvuti võimsuse suhtes, mitte absoluutne mõõde, ja et kvantarvutuste lähtepunkt mitte nii kaua aega tagasi oleks võrreldav UNIVAC vaakumtorude ajastu arvutid 1940. aastad ja 1950. aastad.

Suur osa kvantarvutuste põhiteoreetilisest arvutiteadusest kirjutatakse ja vaieldakse endiselt ning on ka neid, kellel on kahtlusi, kas klassikalise arvutiga võrreldes "topelteksponentsiaalne" kasv tõesti toimub.

Lõppude lõpuks võidakse teha Moore'i seadus, kuid klassikaline arvutus pole veel surnud, see paraneb tänaseni ja jätkab seda ka siis, kui töötatakse välja uued algoritmid, mis parandavad klassikaliste arvutite tõhusust.

Sellegipoolest ei piisa teiste sõnul sellest, et lihtsalt kvantprotsessorite jaoks Google'i väidetava kiire progressi halvustamine või vaidlustamine. IBM võib kvantide üleoleku osas ennustades olla tagasihoidlikum, kuid nad on kindlad, et suudavad selle saavutada umbes kolme aasta jooksul. Viis aastat tagasi arvasid paljud, et me ei näe kvantarvutit enne 2025. aastat või isegi hiljem kui 2030. aastal ja hiljem.

Nüüd näib, et me võime jõuludeks isegi reaalset tehingut näha ja pole põhjust arvata, et kvantarvutite võimsus ei kasva veelgi, kui kas Google või IBM või isegi keegi teine ​​saavutab tõelise tulemuse kvantülimus.


Vaata videot: Google claims quantum computer supremacy with new quantum processor. ABC News (Mai 2022).


Kommentaarid:

  1. Faebei

    Soovitan teil vaadata saiti, millel on selle küsimuse kohta palju teavet.

  2. Aglaeca

    Ma ilmselt lihtsalt ei ütle midagi

  3. Turn

    Tõesti ja nagu ma pole sellele varem mõelnud

  4. Gronos

    Some kind of bad taste

  5. Druce

    mdyayaya ... .. * mõtlesin palju * .... tänud autorile postituse eest !!



Kirjutage sõnum