Η IBM αμφισβητεί τους ισχυρισμούς της Google για κβαντική υπεροχή

*Ενημέρωση, 23 Οκτωβρίου, 5:40 π.μ.: Μια μελέτη από την Google που ισχυρίζεται την κβαντική υπεροχή, που διέρρευσε κατά λάθος στο διαδίκτυο τον περασμένο μήνα, δημοσιεύτηκε τώρα στο Φύση. Ο όμιλος Google επαναλαμβάνει τον ισχυρισμό του ότι ο υπολογιστής του 53 qubit εκτέλεσε, σε 200 δευτερόλεπτα, μια απόκρυφη εργασία που θα χρειαζόταν 10.000 χρόνια για το Summit, έναν υπερυπολογιστή της IBM που κατασκευάστηκε για το Υπουργείο Ενέργειας που είναι σήμερα ο κόσμος' είναι πιο γρήγορο. Ωστόσο, η IBM φαίνεται να έχει ήδη αντικρούσει τατης Google αξίωση. Στις 21 Οκτωβρίου, ανακοίνωσε ότι, τροποποιώντας τον τρόπο με τον οποίο η Summit προσεγγίζει το έργο, μπορεί να το κάνει πολύ πιο γρήγορα:σε 2,5 ημέρες. Η IBM λέει το όριο για την κβαντική υπεροχή —κάνοντας κάτι που ένας κλασικός υπολογιστής δεν μπορεί —επομένως δεν έχει ακόμη ικανοποιηθεί. Ο αγώνας συνεχίζεται. Διαβάστε την ιστορία μας της 23ης Σεπτεμβρίου εδώ:

Η εποχή των κβαντικών υπολογιστών μπορεί να ξεκίνησε όχι με μια φανταχτερή συνέντευξη τύπου, αλλά με μια διαρροή στο διαδίκτυο. Σύμφωνα με ένα έγγραφο που δημοσιεύτηκε εν συντομία —και πιθανώς κατά λάθος— σε μια τοποθεσία εργαστηρίου, οι φυσικοί της Google χρησιμοποίησαν έναν κβαντικό υπολογιστή για να εκτελέσουν έναν υπολογισμό που θα συντρίβιζε τον καλύτερο συμβατικό υπερυπολογιστή στον κόσμο. Αν και ο συγκεκριμένος υπολογισμός δεν έχει γνωστή χρήση, το αποτέλεσμα σημαίνει ότι οι επιστήμονες έχουν περάσει ένα ορόσημο γνωστό ως "κβαντική υπεροχή".

«Είναι ένα σπουδαίο επιστημονικό επίτευγμα», λέει ο φυσικός Chad Rigetti, ιδρυτής και Διευθύνων Σύμβουλος της Rigetti Computing στο Μπέρκλεϋ και στο Fremont της Καλιφόρνια, η οποία αναπτύσσει τους δικούς της κβαντικούς υπολογιστές. «Η Google κάλεσε τους πυροβολισμούς», προσθέτει, σημειώνοντας ότι η εταιρεία παρουσίασε λεπτομερώς πώς ακριβώς θα αποδείξει την κβαντική υπεροχή πριν από δύο χρόνια. Ο Γκρεγκ Κούπερμπεργκ, μαθηματικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Ντέιβις, αποκαλεί την πρόοδο "ένα μεγάλο βήμα προς την εξάλειψη κάθε εύλογου επιχειρήματος ότι η κατασκευή ενός κβαντικού υπολογιστή είναι αδύνατη."

Σύμφωνα με τους Financial Times , που έσπασε την ιστορία, η εφημερίδα εμφανίστηκε την περασμένη εβδομάδα στον ιστότοπο του Ερευνητικού Κέντρου Ames της NASA στο Moffett Field της Καλιφόρνια. Μερικοί από τους ερευνητές εκεί είναι συγγραφείς χαρτιού. Οι αναγνώστες κατέβασαν το χειρόγραφο πριν εξαφανιστεί και κυκλοφορεί στο διαδίκτυο. Ο John Martinis, ο φυσικός που ηγείται της προσπάθειας κβαντικών υπολογιστών της Google στη Σάντα Μπάρμπαρα της Καλιφόρνια, αρνήθηκε να σχολιάσει το έγγραφο, αλλά άλλοι στον τομέα πιστεύουν ότι είναι θεμιτό.

Ένας κβαντικός υπολογιστής στοχεύει να εκμεταλλευτεί τις περίεργες πτυχές της κβαντικής μηχανικής για να εκτελέσει τύπους υπολογισμών που θα βάλουν σε σάλο έναν κλασικό υπολογιστή. Ενώ ένας κλασικός υπολογιστής εξαρτάται από "bits" πληροφοριών που μπορούν να οριστούν είτε ως μηδέν είτε ως ένα, ένας κβαντικός υπολογιστής χρησιμοποιεί qubits που μπορούν να τεθούν σε μηδέν, ένα ή —χάρη στην κβαντική μηχανική—οποιονδήποτε συνδυασμό μηδέν και ενός Ίδια στιγμή. Αυτό επιτρέπει σε έναν κβαντικό υπολογιστή να επεξεργάζεται πολλές εισόδους ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, ένας κβαντικός υπολογιστής 10 qubit θα μπορούσε να επεξεργαστεί 2 ή 1024 πιθανές εισόδους ταυτόχρονα αντί να τις αναλύσει μία κάθε φορά.

Αλλά η πραγματική ισχύς ενός τέτοιου υπολογιστή προέρχεται από άλλα κβαντικά φαινόμενα. Για ορισμένα υπολογιστικά προβλήματα, όλες οι πιθανές λύσεις μπορούν να θεωρηθούν ως κβαντικά κύματα που κινούνται ταυτόχρονα μεταξύ των qubits. Ρυθμίστε τα πράγματα σωστά και αυτά τα κύματα παρεμβαίνουν το ένα με το άλλο, έτσι ώστε οι λανθασμένες απαντήσεις να ακυρώνονται η μία την άλλη και να εμφανίζεται η σωστή απάντηση. Τέτοιες παρεμβολές θα πρέπει να επιτρέπουν σε έναν ολοκληρωμένο κβαντικό υπολογιστή να παραβιάσει τα τρέχοντα σχήματα κρυπτογράφησης στο Διαδίκτυο συνυπολογίζοντας τους τεράστιους αριθμούς που βρίσκονται πίσω από αυτά.

Αυτό το κατόρθωμα θα απαιτούσε χιλιάδες qubits, έτσι ο Martinis και οι συνεργάτες του συνέλαβαν ένα πρόβλημα στο οποίο ένας κβαντικός υπολογιστής με μόλις δεκάδες qubits θα μπορούσε να είναι καλύτερος από κάθε συμβατικό αντίπαλο. Τα 53 qubits στη συσκευή τους αποτελούνται από μικροσκοπικά κυκλώματα υπεραγώγιμου μετάλλου που μπορεί να είναι σε κατάσταση χαμηλής ενέργειας για να δηλώσει το μηδέν, σε κατάσταση υψηλής ενέργειας για να δηλώσει το ένα ή και τα δύο ταυτόχρονα — τουλάχιστον μέχρι να μετρηθούν, όταν τέτοια δύο -τα κράτη τρόπου καταρρέουν με τον ένα ή τον άλλο τρόπο. Στη συνέχεια, οι ερευνητές έκαναν ζεύγη qubits να αλληλεπιδρούν με διάφορους τρόπους μέσω ενός σταθερού αλλά τυχαίου συνόλου λειτουργιών.

Λαμβάνοντας ως ομάδα, τα qubits εξάγουν οποιονδήποτε αριθμό μεταξύ μηδέν και 2. Χάρη στην κβαντική παρεμβολή που προκαλείται από τις πράξεις, ορισμένοι αριθμοί θα πρέπει να εμφανίζονται πιο συχνά από άλλους. Και καθώς ο αριθμός των qubit αυξάνεται, ο υπολογισμός αυτής της άνισης κατανομής των εξόδων θα γινόταν συντριπτικά δύσκολος για έναν συνηθισμένο υπολογιστή. Έτσι, εάν οι πειραματιστές δουν το ενδεικτικό άνισο μοτίβο των αριθμών που εξάγονται, έχουν αποδείξεις ότι η κβαντική συσκευή τους υπολόγισε κάτι που δεν μπορεί ένας συμβατικός υπολογιστής.

Όπως με κάθε προσπάθεια κβαντικού υπολογισμού, το κλειδί ήταν να διατηρηθούν οι ευαίσθητες κβαντικές καταστάσεις των qubits σε όλη τη διαδικασία. Αν σβήσουν τότε όλες οι έξοδοι γίνονται εξίσου πιθανές. Αλλά η ομάδα της Google αναφέρει ότι κατάφερε να δει το ενδεικτικό μοτίβο στους αριθμούς που δημιουργήθηκαν. Για να αποδείξουν ότι το μοτίβο δεν ήταν μόνο θόρυβος, οι ερευνητές συνέκριναν τα αποτελέσματα για μικρότερες δοκιμές και υποομάδες των qubits με προσομοιώσεις υπερυπολογιστή. Δεν μπορούσαν να το κάνουν αυτό για τις μεγαλύτερες περιπτώσεις του προβλήματος, ωστόσο. Αυτό που θα μπορούσε να κάνει ο κβαντικός υπολογιστής σε λίγο περισσότερο από 3 λεπτά θα χρειαζόταν έναν υπερυπολογιστή 10.000 χρόνια για να αναπαραχθεί, εκτιμούν.

Μερικοί ερευνητές λένε ότι η επίδειξη δεν είναι τόσο ένας υπολογισμός όσο μια προσπάθεια να δημιουργηθεί μια κβαντική κατάσταση που είναι δύσκολο να προσομοιωθεί. «Οι κβαντικοί υπολογιστές δεν είναι «υπέρτατοι» έναντι των κλασικών υπολογιστών λόγω ενός εργαστηριακού πειράματος που έχει σχεδιαστεί ουσιαστικά για να... εφαρμόσει μια πολύ συγκεκριμένη διαδικασία κβαντικής δειγματοληψίας χωρίς πρακτικές εφαρμογές», λέει ο Dario Gil, διευθυντής της IBM Research στο Yorktown Heights της Νέας Υόρκης. επίσης ανάπτυξη μηχανών με υπεραγώγιμα qubits.

Ο υπολογιστής Google δεν διαθέτει επίσης τη δυνατότητα διόρθωσης σφαλμάτων, κάτι που μπορεί να είναι το κλειδί για τη δημιουργία ενός ολοκληρωμένου κβαντικού υπολογιστή. Αυτό απαιτεί την κωδικοποίηση ενός ενιαίου, πιο σταθερού "λογικού" qubit σε πολλά λιγότερο αξιόπιστα "φυσικά", για να μπορέσει η μηχανή να διατηρήσει κβαντικές καταστάσεις πολύ περισσότερο, εξηγεί ο Kuperberg. Ο Rigetti, ωστόσο, σημειώνει ότι το επίτευγμα της Google μπορεί να φέρει την εταιρεία σε ιδανική θέση να επιδείξει επίσης τέτοια διόρθωση σφαλμάτων.

Ο Gil εκφράζει μια άλλη ανησυχία που διατηρούν εδώ και πολύ καιρό πολλοί στον τομέα:ότι μετά από όλη τη διαφημιστική εκστρατεία γύρω από την κβαντική υπεροχή, ο κβαντικός υπολογισμός μπορεί να βιώσει μια απογοήτευση όπως αυτή που μάστιζε τον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης από τη δεκαετία του 1970 μέχρι την τρέχουσα δεκαετία, όταν η τεχνολογία επιτέλους άνοιξε. φιλοδοξίες. Στο έγγραφο που διέρρευσε, ωστόσο, οι 76 συγγραφείς συμπεραίνουν αισιόδοξα:"Είμαστε μόνο ένας δημιουργικός αλγόριθμος μακριά από πολύτιμες βραχυπρόθεσμες εφαρμογές."