کامپیوتر کوانتومی گوگل ابر رایانه های قدیمی را در گرد و غبار رها می کند

کامپیوترهای کوانتومی گوگل از فناوری محاسبه معمولی بسیار فراتر رفته است،

دستاوردی به نام برتری کوانتومی که نقطه عطف و مهمی برای یک روش انقلابی در پردازش داده ها است.

گوگل نتایج روز چهارشنبه را در ژورنال Nature منتشر کرد.

این پروژه پس از گذشت بیش از یک دهه به موفقیت دست یافت،

و نتیجه آن تراشه محاسباتی کوانتومی با نام Sycamore بود.

محققان گوگل در یک وبلاگ درباره این کار گفتند:

“دستگاه ما محاسبه هدف را در 200 ثانیه انجام داده است و از اندازه گیری های آزمایش ما مشخص کردیم که سریعترین ابر رایانه جهان 10،000 سال طول می کشد تا بتواند خروجی مشابه را تولید کند.”

این خبر که در ماه سپتامبر با انتشار مقاله ای زودرس در مرکز توجه قرار گرفته است،

شواهدی را نشان می دهد که کامپیوترهای کوانتومی می توانند از آزمایشگاه های تحقیقاتی خارج شوند،

و به سمت جریان اصلی محاسبات حرکت کنند.

آنها می توانند کارهای مهمی مانند ایجاد مواد جدید، طراحی داروهای جدید در سطح مولکولی، بهینه سازی سرمایه گذاری های مالی و تسریع در تحویل بسته ها انجام دهند.

و پیشرفت محاسبات کوانتومی با پیشرفت کامپیوترهای کلاسیک حاصل می شود،

همانطور که با سرعت پردازنده های عمومی و اندازه گیری شده توسط قانون مور، اندازه گیری شده است.

لحظه Sputnik گوگل

گوگل باید آزمایش سرعت خود را انتخاب کند،

اما Hartmut Neven، یکی از محققان، انتقاداتی را که این موفقت را نتیجه یک پیروزی باریک می دانند، رد کرده است.

Neven در یک کنفرانس مطبوعاتی گفت:

“Sputnik کار زیادی انجام نداد. زمین را به گردش درآورد. با این حال شروع عصر فضا بود.”

وی این سخنان را در آزمایشگاه محاسبات کوانتومی گوگل در نزدیکی سانتا باربارا، کالیفرنیا، جنب مکان عطف واقعی مسابقه فضایی – توسعه مأموریت ماه قمری ماموریت های آپولو انجام داد.

اما حداقل در نظر کارشناسان محاسبات کوانتومی امروزی، آغاز پایان برای کامپیوترهای کلاسیک نیست.

کامپیوتر کوانتومی نرم و عجیب و غریب هستند و باید در یک محیط بسیار کنترل شده اجرا شوند،

و به احتمال زیاد آنها نمی توانند بیشتر آنچه را که امروز در کامپیوترهای کلاسیک انجام می دهیم جایگزین کنند.

کامپیوترهای کوانتومی به عنوان شتاب دهنده ماشین های کلاسیک عمل می کنند، که به اندازه کافی ضروری هستند.

Neven گفت: “این در یک مقطع یک منبع ضروری خواهد بود.”

محقق محاسبات کوانتومی، Scott Aaronson، قدم به فرود در ماه را از نظر مهم بودن تشبیه کرد.

و در توییت چهارشنبه، Sundar Pichai، رئیس اجرایی گوگل آن را “یک پیشرفت بزرگ” نامید.

با این وجود، توضیح این که کار چقدر دشوار است ، اما مقاله برتری کوانتومی 77 نویسنده دارد.

صنعت گسترده ای به پیشرفت کامپیوترهای کلاسیک اختصاص دارد،

اما تعداد کمی از آزمایشگاه های گران قیمت در شرکت هایی مانند Google ،Intel ،Microsoft ،Honeywell ،Rigetti Computing و IBM کامپیوترهای کوانتومی با هدف کلی را دنبال می کنند.

آنها دستگاه های ریز و درشتی هستند و در یک محیط خنک شده و فقط به اندازه موهای بالای صفر مطلق عمل می کنند،

تا احتمال دستخوش شدن آنها به حداقل برسد. انتظار ندارید یک کامپیوتر کوانتومی را روی میز خود پیدا کنید.

در این مقاله آمده است:

تست سرعت گوگل دارای برنامه هایی برای محاسبه کارهایی مانند هوش مصنوعی، علم مواد و تولید شماره تصادفی است.

دیو بیکن، رهبر نرم افزار محاسبات کوانتومی، گفت:

“در حال حاضر، محققان محاسبات کوانتومی گوگل با اعضای تیم امنیتی گوگل در مورد چگونگی استفاده از فناوری شماره تصادفی برای تولید کلیدهای رمزنگاری شده صحبت می کنند.”

گوگل گفت اولین مشتریان گوگل، وزارت انرژی ایالات متحده و خودروسازان دایملر و فولکس واگن،

قادر به استفاده از این دستگاه در سال 2020 خواهند بود.

مانند تلاش برای محاسبات کوانتومی IBM،

این سرویس به عنوان یک سرویس محاسبات ابری از طریق اینترنت در دسترس خواهد بود.

با این حال، جیم پرسکیل، فیزیکدان که در سال 2012 با اصطلاح “برتری کوانتومی” آمده است،

مقداری آب سرد را بر روی این ایده ریخت.

پرسکیل در ماه اکتبر پس از انتشار زودرس مقاله گفت:

” آزمایش انتخاب شده گوگل برای نشان دادن سرعت محاسبات کوانتومی مناسب است،

اما در غیر این صورت مشکلی نیست که بسیار مورد علاقه عملی باشد.”

کوانتوم در مقابل کامپیوترها کلاسیک

تقریباً هر دستگاه دیجیتالی از ENIAC در سال 1945 گرفته تا آیفون 11 اپل در سال 2019، یک کامپیوتر کلاسیک است.

وسایل الکترونیکی آنها برای انجام کارهایی مانند اضافه کردن دو شماره و سلولهای حافظه برای ذخیره نتایج به مدارهای منطقی متکی هستند.

کامپیوترهای کوانتومی کاملاً متفاوت هستند،

و به جای آن به قوانین خمشی ذهن متکی هستند که به اشیاء فراصوت مانند اتم ها وابسته هستند.

در جایی که کامپیوترهای کلاسیک داده ها را به صورت بیت های مجزا ذخیره و پردازش می کنند،

کامپیوترهای کوانتومی از یک پایه دیگر به نام qubit استفاده می کنند.

هر qubit می تواند ترکیبی از حالتهای مختلف 1 و 0 را همزمان با یک پدیده به نام ابرقابل ذخیره کند.

نه تنها این، بلکه چند qubit را می توان از طریق پدیده کوانتومی دیگری به نام گرفتار شدن به هم پیوند داد.

این قابلیت اجازه می دهد تا یک کامپیوتر کوانتومی تعداد زیادی راه حل ممکن برای یک مشکل را در اینترنت کشف کند.

سرعتی نمایی

در اصل، عملکرد کامپیوتر کوانتومی به صورت نمایی رشد می کند:

یک qubit دیگر اضافه کنید و شما تعداد راه حل هایی را که می توانید در یک خراب کردن آزمایش کنید، دو برابر کرده اید.

به همین دلیل، مهندسان محاسبات کوانتومی در تلاشند تا تعداد qubit موجود در ماشین های خود را افزایش دهند.

محققان گوگل در مقاله خود گفتند:

“ما انتظار داریم که قدرت محاسباتی آنها با سرعت دو نمایی رشد کند.”

این حتی سریعتر از پیشرفت منفی نمایشگاهی برای تراشه های کامپیوتری طبق قانون مور است.

دستگاه گوگل دارای 54 qubit بود، هرچند که یکی از آنها درست کار نمی کرد،

بنابراین فقط 53 دستگاه در دسترس بود.

این مانند چیزی است که در قدرتمندترین کامپیوتر کوانتومی IBM اتفاق می افتد.

اما تعداد qubit همه چیز نیست.

ناپایداری اجتناب ناپذیر باعث می شود که qubits داده های خود را از دست بدهد.

برای مقابله با این مشکل، محققان همچنین در حال کار بر روی تکنیک های تصحیح خطا هستند تا محاسبه ای از آن مشکلات کنار گذاشته شود.

IBM نتایج کوانتومی Google را به چالش می کشد

IBM یکی از طرفداران اصلی محاسبات کوانتومی است،

اما نتایج منتشر شده گوگل را در یک وبلاگ در روز دوشنبه مورد سؤال قرار می دهد.

محققان IBM نوشتند:

“ما استدلال می کنیم که یک شبیه سازی ایده آل از همان وظیفه می تواند در یک سیستم کلاسیک در 2.5 روز و با وفاداری بسیار بیشتر انجام شود.”

آنها الگوریتم های مختلف و طراحی کامپیوتری متفاوتی را در یک مقاله از پیش چاپ خود پیشنهاد دادند.

گوگل اعلام کرد از پیشرفت تکنیک های شبیه سازی کامپیوتر کوانتومی استقبال می کند،

اما گفت: “نتیجه کلی آن حتی برای سریعترین ابر رایانه جهان با رشدی مضاعف تر از قبل سخت می شود. ما قبلاً از کامپیوترهای کلاسیک جدا شده ایم و در یک مسیر کاملاً متفاوت قرار گرفته ایم.”

ما قبلاً از کامپیوترهای کلاسیک جدا شده ایم و در یک مسیر کاملاً متفاوت قرار گرفته ایم.”

و اگر دوست دارید می توانید برای خودتان امتحان کنید.

گوگل خروجی خام کامپیوتر کوانتومی خود را منتشر کرد تا دیگران را ترغیب کند که ببینند آیا در شبیه سازی یک کامپیوتر کوانتومی بهتر عمل می کنند یا نه.

محققان گوگل گفتند:

“ما انتظار داریم هزینه های شبیه سازی کمتری نسبت به آنچه در اینجا گزارش شده است حاصل شود، اما همچنین انتظار داریم که با پیشرفت سخت افزاری در پردازنده های کوانتومی بزرگتر از آنها پیشی بگیرد.”

اینتل نظر خود را در مورد نتایج گوگل ارائه نداد،

اما اظهار داشت برتری کوانتومی “یک معیار استراتژیک” است.

جیم کلارک، مدیر سخت افزار کوانتومی اینتل، در بیانیه ای گفت:

“ما متعهد هستیم کوانتوم را از آزمایشگاه به سمت تجاری سازی منتقل کنیم.”