Saturs

• Kādiem kvantu datoriem der
• Ko kvantu pārākums nozīmē drošībai?
• Jautājumi par Google kvantu pārākuma pretenzijām

Pagājušajā nedēļā Google pētnieki apgalvoja, ka ir sasnieguši “kvantu pārākumu”, teikts rakstā Financial Times. Google papīrs pirms izņemšanas īsi tika ievietots NASA vietnē. Tajā pētnieki apgalvo, ka ar savu kvantu datoru ir pārspējuši mūsdienu jaudīgāko klasisko superdatoru - sauktu par Summit.

Tas ir tas, ko sauc par kvantu pārākumu, citiem vārdiem sakot, kad tiek pierādīts, ka kvantu dators noteiktā uzdevumā ir ātrāks nekā klasiskais dators. Saskaņā ar pētījumu Google 53 kvadrātmetru Sycamore sistēma šo specifisko aprēķinu var pabeigt trīs minūtēs un 20 sekundēs. Samita superdatoru vienas un tās pašas funkcijas veikšanai būtu nepieciešami apmēram 10 000 gadu.

Sākotnēji tika prognozēts, ka tiks sasniegta kvantu pārākums, līdz 2017. gada beigām. Tomēr Google 72 kvadrātu datoru Bristlecone (attēlā iepriekš) izrādījās pārāk grūti kontrolēt ar pietiekamu precizitāti. Tā vietā izrāviens nāk no mazākās 53 kvadrātu Sycamore sistēmas.

Kādiem kvantu datoriem der

Atšķirībā no tradicionālajiem datoriem, kas darbojas ar 1 vai 0 bitiem, kvantu datori vērtību saglabāšanai izmanto “kvītis”. Kvita jeb kvantu bits ir divu stāvokļu kvantu-mehāniskā sistēma. Tam ir noslēpumaina īpašība - tas spēj vienlaikus izturēt gan 1, gan 0 stāvokļus. Tomēr mērīšanas laikā šis stāvoklis sabrūk.

Kvantu datori tiek būvēti ar līdzīgiem aparatūras vārtiem kā klasiskajiem datoriem, ar NOT un AND vārtu ekvivalentiem, kas izmantoti matemātisko funkciju nodrošināšanai. Tomēr kvantu izvadi pēc būtības ir varbūtīgi, kas nozīmē, ka tie jāpārbauda, ​​lai noteiktu precizitāti un labotu kļūdu. Superpozīcijas dēļ jūs arī nevarat palūkoties kvantu aprēķināšanā, pilnībā sabojājot izvadi.

Superpozīcija un varbūtība ir atslēgas, kas kvantu datorus padara noderīgus noteiktos matemātiskos uzdevumos. Kvītu skaita palielināšana ļauj gandrīz uzreiz aprēķināt miljonu iespējas. Izmantošanā ietilpst milzīgu skaitļu faktorings, Furjē pārvērtību aprēķināšana un lineāro vienādojumu risināšana. Kvantu datori pēc būtības ir ļoti specializēti. Tie patiesībā nenāk par labu daudziem pamata aprēķiniem, kurus mūsu portatīvie datori veic katru dienu.

Ko kvantu pārākums nozīmē drošībai?

Tikpat dīvaini, kā izklausās kvantu datori, tiem ir daži ļoti interesanti pielietojumi noteiktās skaitļošanas jomās - īpaši tajos, kas ietver atkārtotas, sarežģītas matemātiskas operācijas, piemēram, meteoroloģiju, ķīmijas un fizikas modelēšanu un kriptogrāfiju.

Tas pēdējais bieži spokos cilvēkus. Kvantu datori vienlaikus var darboties tik daudzās matemātiskajās permutācijās, un teorētiski tas aizņem nelielu daļu laika, jo pašreizējiem datoriem ir jālauž kopējie šifrēšanas standarti. Tikai dienas vai stundas, nevis vairāki dzīves laiki. Ļoti sensitīvai informācijai kādu dienu var būt nepieciešami jauni kriptogrāfijas protokoli, lai novērstu kvantu datoru plaisāšanu.

Šifrēšanas standarti būs jāuzlabo pēc komerciāliem kvantu datoriem.

Tāpat līdzīgus algoritmus pašreizējā kriptovalūtu tirgū izmanto, lai nostiprinātu makus un pārbaudītu darījumu likumību. Nav pazīmju, ka pat Google dators ir spējīgs uzlauzt šos šifrēšanas veidus. Tomēr kvantu skaitļošanas jaudas eksponenciāla pieauguma draudi padara to par izteiktu iespēju tuvāko gadu laikā.

Par laimi, kvantu datori joprojām ir tālu no tā, lai tie būtu komerciāli dzīvotspējīgi. Tie joprojām ir izstrādes stadijā, un daudz vairāk tiek izmantoti pētniecībai, nevis publisko paroļu laušanai. Jebkurā gadījumā šifrēšanas standartiem būs jāuzlabo, lai tuvākajā nākotnē novērstu un novērstu plaisāšanas dzīvotspēju.

Jautājumi par Google kvantu pārākuma pretenzijām

Kaut arī Google kā galveno sasniegumu apgalvo kvantu pārākumu, daži tā konkurenti ir mazāk pārliecināti par sasnieguma nopelniem. Termins “kvantu pārākums” liek domāt, ka kvantu datori tagad ir jaudīgāki un noderīgāki nekā klasiskie datori, taču tas noteikti ir strīdīgs apgalvojums.

Dario Gil, IBM pētījumu vadītājs (lielākais konkurents kvantu skaitļošanas telpā), Google apgalvojumus sauca par “vienkārši vienkāršiem nepareiziem”. Gils norāda, ka pētījums ir tikai “laboratorijas eksperiments, kas paredzēts, lai būtībā - un gandrīz noteikti tikai un vienīgi - īstenotu vienu. ļoti specifiska kvantu paraugu ņemšanas procedūra bez praktiskiem pielietojumiem. ”Citiem vārdiem sakot, Google pētījumi koncentrējas uz ļoti šauru skaitļošanas veidu, kas maz atklāj datora plašākās iespējas.

Kvantu pārākums - kad kvantu dators konkrētam uzdevumam pārspēj klasisko datoru.

Tomēr Čads Rigetti, bijušais IBM izpilddirektors, paziņojumu sauca par “lielu brīdi cilvēkiem un zinātnei”. Dienvidkalifornijas universitātes inženierzinātņu profesors Daniels Lidars atzīmēja Google sasniegumu mērogu. Uzņēmums ir samazinājis kvadrātveida traucējumus - pazīstamus kā “šķērsruna” -, ievērojami samazinot datora kļūdu līmeni salīdzinājumā ar konkurentu.

Tas nozīmē, ka Google tagad varēs palielināt savu kvantu datoru lielumu, pateicoties zemākiem kļūdu rezultātiem. Vairāk kvotu ar mazu kļūdu eksponenciāli palielinās kvantu datoru apstrādes jaudu, padarot tos daudz dzīvotspējīgākus sarežģītai problēmu risināšanai. Tomēr arī programmēšanas jomā vēl ir daudz darāmā.

Galu galā kvantu datori ir noderīgi tikai ierobežotam uzdevumu kopumam. Viņu būvēšana, vadīšana un programmēšana ir dārga. Šī sarežģītība nozīmē, ka tos kādreiz, visticamāk, varēs izmantot tikai ļoti specifiskiem uzdevumiem. Lai gan tas nemazina Google kvantu pārākuma pavērsienu un faktu, ka kvantu skaitļošana katru gadu izskatās arvien dzīvotspējīgāka.