Turinys

• Kokie kvantiniai kompiuteriai yra geri
• Ką kvantinė viršenybė reiškia saugumui?
• Klausimai dėl „Google“ kvantinių viršenybių pretenzijų

Praėjusią savaitę „Google“ tyrėjai teigė pasiekę „kvantinę viršenybę“, teigiama straipsnyje Finansiniai laikai. Prieš pašalindamas „Google“ popierius buvo trumpai paskelbtas NASA svetainėje. Jame tyrėjai teigia, kad savo kvantiniu kompiuteriu aplenkė šiandien galingiausią klasikinį superkompiuterį - vadinamą „Summit“.

Tai vadinama kvantine viršenybe - kitaip tariant, kai įrodyta, kad kvantinis kompiuteris yra greitesnis atliekant užduotį nei klasikinis kompiuteris. Remiantis dokumentu, „Google“ 53 kvbitų „Sycamore“ sistema šį konkretų skaičiavimą gali atlikti per tris minutes ir 20 sekundžių. Aukščiausiojo lygio susitikimo superkompiuteris užtruktų maždaug 10 000 metų, kad atliktų tą pačią funkciją.

Iš pradžių buvo prognozuojama, kad bus pasiekta kvantinė viršenybė 2017 m. Pabaigoje. Tačiau pasirodė, kad „Google“ 72 kvbitų „Bristlecone“ kompiuteris (pavaizduota aukščiau) yra pakankamai sunkiai valdomas pakankamai tiksliai. Vietoj to, proveržį lemia mažesnė 53 kvbitų „Sycamore“ sistema.

Kokie kvantiniai kompiuteriai yra geri

Skirtingai nuo tradicinių kompiuterių, kurie veikia 1 arba 0 bitų, kvantiniai kompiuteriai reikšmėms saugoti naudoja „kvites“. Qubit arba kvantinis bitas yra dviejų būsenų kvantinė-mechaninė sistema. Jis turi paslaptingą savybę, kad vienu metu gali palaikyti ir 1, ir 0 būsenų superpoziciją. Tačiau matuojant ši būsena žlunga.

Kvantiniai kompiuteriai yra pastatyti naudojant panašius aparatinės įrangos vartus kaip ir klasikiniai kompiuteriai, o NOT ir AND ekvivalentai naudojami matematinėms funkcijoms. Tačiau kvantiniai išėjimai iš esmės yra tikimybiniai, tai reiškia, kad turi būti patikrintas jų tikslumas ir ištaisytos klaidos. Taip pat negalite žvalgytis kvantinio skaičiavimo iš dalies, nesugadindami išvesties dėl superpozicijos.

Superpozicija ir tikimybė yra raktai, kurie daro kvantinius kompiuterius naudingus atliekant tam tikras matematines užduotis. Padidinus kvitų skaičių, galima beveik akimirksniu apskaičiuoti milijonus galimybių. Naudojimas apima didžiulio skaičiaus faktoriavimą, Furjė transformacijų skaičiavimą ir tiesinių lygčių sprendimą. Kvantiniai kompiuteriai iš prigimties yra labai specializuoti. Jie iš tikrųjų nėra tinkami daugeliui pagrindinių skaičiavimų, kuriuos mūsų delniniai kompiuteriai atlieka kiekvieną dieną.

Ką kvantinė viršenybė reiškia saugumui?

Kaip bebūtų keista, kaip skamba kvantiniai kompiuteriai, jie turi keletą labai įdomių programų tam tikrose skaičiavimo srityse - ypač tose, kurios apima pakartotines, sudėtingas matematines operacijas, tokias kaip meteorologija, chemijos ir fizikos modeliavimas ir kriptografija.

Tas paskutinis dažnai spjaudosi žmones. Kvantiniai kompiuteriai gali vienu metu paleisti tiek daug matematinių permutacijų, tiek teoriškai reikia šiek tiek laiko, kai kompiuteriai turi sulaužyti įprastus šifravimo standartus. Tiesiog dienos ar valandos, o ne keli gyvenimo laikotarpiai. Naujų kriptografinių protokolų vieną dieną gali prireikti labai neskelbtinai informacijai, kad kvantiniai kompiuteriai nesulaužtų jos.

Šifravimo standartai turės būti patobulinti po komercinių kvantinių kompiuterių.

Panašūs algoritmai yra naudojami ir dabartinėje kriptovaliutų rinkoje, norint apsaugoti pinigines ir patikrinti operacijų teisėtumą. Nėra ženklo, kad net „Google“ kompiuteris gali nulaužti šiuos šifravimo tipus. Tačiau dėl eksponentinio kvantinio skaičiavimo galios augimo grėsmė tai aiškiai parodo per keletą ateinančių metų.

Laimei, kvantiniai kompiuteriai yra dar toli nuo komerciškai perspektyvių. Jie vis dar yra kūrimo stadijoje ir daug labiau tikėtina, kad bus naudojami tyrimams, o ne viešųjų slaptažodžių laužymui. Bet kokiu atveju, šifravimo standartai turės būti patobulinti, kad artimiausiu metu atgrasytų nuo kliūčių gyvybingumo ir užkirstų kelią šiam.

Klausimai dėl „Google“ kvantinių viršenybių pretenzijų

Nors „Google“ teigia, kad svarbiausias proveržis yra kiekybinis viršenybė, kai kurie jos konkurentai yra mažiau įsitikinę laimėjimo pranašumais. Terminas „kvantinis viršenybė“ rodo, kad kvantiniai kompiuteriai dabar yra galingesni ir naudingesni nei klasikiniai kompiuteriai, tačiau tai tikrai yra ginčytinas teiginys.

Dario Gil, IBM tyrimų vadovas (pagrindinis konkurentas kvantinių skaičiavimų erdvėje), „Google“ teiginius pavadino „tiesiog neteisingais“. Gil pažymi, kad tyrimai yra tik „laboratorinis eksperimentas, skirtas iš esmės ir, be abejo, išimtinai, įgyvendinti vieną. labai specifinė kvantinių mėginių ėmimo procedūra be jokių praktinių pritaikymų. “Kitaip tariant,„ Google “tyrimuose dėmesys sutelkiamas į labai siaurą skaičiavimo tipą, kuris mažai atskleidžia platesnes kompiuterio galimybes.

Kvantinis viršenybė - kai kvantinis kompiuteris tam tikroje užduotyje lenkia klasikinį kompiuterį.

Tačiau Chadas Rigetti, buvęs IBM vadovas, paskelbimą pavadino „dideliu momentu žmonėms ir mokslui“. Pietų Kalifornijos universiteto inžinerijos profesorius Danielis Lidaras atkreipė dėmesį į „Google“ proveržį. Kompanija sumažino trukdžius kvadratiniame intervale - vadinamą „perėjimu“ - smarkiai sumažindama kompiuterio klaidų lygį, palyginti su jo konkurentais.

Tai reiškia, kad dėl mažesnių klaidų rezultatų „Google“ dabar galės padidinti savo kvantinių kompiuterių dydį. Daugiau kvotų su maža paklaida eksponentiškai padidins kvantinių kompiuterių apdorojimo galią, padarydami juos daug gyvybingesnius sudėtingam problemų sprendimui. Vis dėlto dar daug reikia nuveikti ir dėl programuojamumo.

Galų gale, kvantiniai kompiuteriai yra naudingi tik ribotam užduočių rinkiniui. Juos brangu kurti, vykdyti ir programuoti. Šis sudėtingumas reiškia, kad jie greičiausiai bus naudojami taupiai labai specifinėms užduotims atlikti. Nors tai nesumažina „Google“ kvantinio viršenybės etapo ir to, kad kvantinis kompiuteris kiekvienais metais atrodo vis gyvybingesnis.