Квантовое превосходство Google: что это значит
Google / Эрик Лусеро
На прошлой неделе исследователи Google заявили, что достигли «квантового превосходства», говорится в статье в Financial Times. Документ Google был ненадолго размещен на веб-сайте НАСА перед удалением. В нем исследователи утверждают, что превзошли самый мощный на сегодняшний день классический суперкомпьютер Summit со своим собственным квантовым компьютером.
Это то, что известно как квантовое превосходство – другими словами, когда доказано, что квантовый компьютер быстрее справляется с заданной задачей, чем классический компьютер. Согласно статье, 53-кубитная система Sycamore от Google способна выполнить этот конкретный расчет за три минуты 20 секунд. Суперкомпьютеру Summit потребуется около 10 000 лет, чтобы выполнить ту же функцию.
Достижение квантового превосходства изначально было предсказано на конец 2017 года. Однако 72-кубитным компьютером Bristlecone от Google (на фото выше) оказалось слишком сложно управлять с достаточной точностью. Вместо этого прорыв произошел в системе Sycamore на 53 кубита меньшего размера.
Чем хороши квантовые компьютеры
В отличие от традиционных компьютеров, которые работают с битами 1 или 0, квантовые компьютеры используют «кубиты» для хранения значений. Кубит, или квантовый бит, представляет собой квантово-механическую систему с двумя состояниями. Он обладает таинственным свойством одновременно удерживать суперпозицию состояний 1 и 0. Однако при измерении это состояние разрушается.
Квантовые компьютеры построены с такими же аппаратными вентилями, что и классические компьютеры, с эквивалентами логических элементов НЕ и И, используемых для математических функций. Однако квантовые выходные данные по своей сути вероятностны, то есть их необходимо проверять на точность и исправлять ошибки. Вы также не можете посмотреть на квантовые вычисления на полпути, не испортив результат из-за суперпозиции.
Суперпозиция и вероятность – это ключи, которые делают квантовые компьютеры полезными для определенных математических задач. Увеличение количества кубитов позволяет практически мгновенно вычислить миллионы возможностей. Использование включает факторизацию огромных чисел, вычисление преобразований Фурье и решение линейных уравнений. Квантовые компьютеры по своей природе очень специализированы. На самом деле они не подходят для многих основных вычислений, которые наши карманные компьютеры выполняют каждый день.
Что означает квантовое превосходство для безопасности?
Как ни странно звучат квантовые компьютеры, у них есть несколько очень интересных приложений в определенных областях вычислений, особенно в тех, которые включают повторяющиеся сложные математические операции, такие как метеорология, моделирование химии и физики, а также криптография.
Последнее часто пугает людей. Квантовые компьютеры могут одновременно выполнять такое множество математических преобразований, и теоретически им требуется лишь часть времени, необходимого современным компьютерам для нарушения общих стандартов шифрования. Просто дни или часы, а не несколько жизней. Однажды могут потребоваться новые криптографические протоколы для очень конфиденциальной информации, чтобы предотвратить взлом квантовыми компьютерами.
Стандарты шифрования должны улучшиться вслед за коммерческими квантовыми компьютерами.
Аналогичным образом, аналогичные алгоритмы используются на текущем рынке криптовалют для защиты кошельков и проверки законности транзакций. Нет никаких признаков того, что даже компьютер Google вполне способен взломать эти типы шифрования. Однако угроза экспоненциального роста квантовых вычислительных мощностей делает это возможным в ближайшие несколько лет.
К счастью, квантовые компьютеры еще очень далеки от коммерческой жизнеспособности. Они все еще находятся на стадии разработки и с гораздо большей вероятностью будут использоваться для исследований, чем для взлома общедоступных паролей. В любом случае стандарты шифрования должны быть улучшены, чтобы сдерживать и предотвращать жизнеспособность взлома в ближайшем будущем.
Вопросы по поводу заявлений Google о квантовом превосходстве
Хотя Google заявляет о квантовом превосходстве как о крупном прорыве, некоторые из его конкурентов менее уверены в достоинствах этого достижения. Термин «квантовая Превосходство» предлагает квантовые компьютеры стали более мощными и полезными, чем классические компьютеры, но это, конечно, спорное утверждение.
Дарио Хил, руководитель отдела исследований в IBM (крупном конкуренте в области квантовых вычислений), назвал утверждения Google «совершенно неверными». Гил отмечает, что это исследование – всего лишь «лабораторный эксперимент, предназначенный по существу – и почти наверняка исключительно – для реализации одной очень специфической процедуры квантовой выборки без каких-либо практических приложений». Другими словами, исследование Google сосредоточено на очень узком типе вычислений, который мало что раскрывает о более широких возможностях компьютера.
Квантовое превосходство – когда квантовый компьютер превосходит классический компьютер для данной задачи.
Однако Чад Ригетти, бывший руководитель IBM, назвал это объявление «важным моментом для людей и науки». Дэниел Лидар, профессор инженерных наук Университета Южной Калифорнии, отметил масштаб прорыва Google. Компания уменьшила помехи от кубитов – известные как «перекрестные помехи» – значительно снизив уровень ошибок компьютера по сравнению с его конкурентом.
Подразумевается, что теперь Google сможет увеличивать размер своих квантовых компьютеров благодаря меньшему количеству ошибок. Больше кубитов с низкой ошибкой экспоненциально увеличит вычислительную мощность квантовых компьютеров, что сделает их гораздо более жизнеспособными для решения сложных задач. Тем не менее, еще многое предстоит сделать и над программированием.
В конце концов, квантовые компьютеры полезны только для ограниченного набора задач. Их дорого строить, запускать и программировать. Эта сложность означает, что они, скорее всего, будут экономно использоваться для очень конкретных задач. Хотя это не умаляет рубежа квантового превосходства Google и того факта, что квантовые вычисления с каждым годом становятся все более и более жизнеспособными.
Источник записи: https://www.androidauthority.com