Google bildirildi bir kuantum avantajı. Bu, medeniyetimizi değiştirecek bir devrimin habercisidir.

Onlarca yıldır kuantum bilgisayarları duyduk. Prototiplerini bile gördük. Ne yazık ki, devasa performansları henüz tamamen teorik değil. Ancak, medyanın yayınlandığına inanıyorsanız, Google teoriyi uygulamaya geçirmiştir.

Kuantum bilgisayar hiçbir şekilde klasik bir bilgisayara benzemez. Mimarisinin prensipleri bile bilgisayar olarak adlandırdığımız her şeyden tamamen farklı – bir hesap makinesinden akademik süper bilgisayarlara. Ancak, aynı amaca hizmet ederler: sayılar üzerinde karmaşık işlemler yapmak.

Böyle bir bilgisayarın kalbi fiziksel sistemdir. Böyle bir bilgisayarı programlamak, ilk kuantum durumunu not almak ve evrimini buna göre planlamaktır. Bu kuantum durumu, söz konusu sistem hakkında bilgidir ve bu sistemde yapılabilecek tüm ölçümlerin sonuçlarının olasılığını tahmin etmeyi sağlar.

Tabii ki, ölçümler kuantum ölçeği ile ilgilidir, yani atomlar ve temel parçacıklar gibi küçük elemanlara bakmaktadır. Çünkü kuantumun kendisi, halk inancının aksine, bir nesne değil, bir değerdir. Daha spesifik olarak, belirli bir fiziksel miktarın verilen bir olayda sahip olabileceği veya değişebileceği en küçük değer.

Kuantum algoritması olarak adlandırılan bu evrimsel algoritma, kavramında kuantum mantık geçitlerini ve kuantum kayıtlarını kullanır. Bu algoritma kuantum mekaniğinin zorluklarını karşılamak için gereklidir.

Kuantum bilgisayar hesaplamalarının sonuçlarını anlamak için tekrar tekrar yapılmaları gerekir.

Klasik bir bilgisayarda, bilgi bit dediğimiz bir dizi ve sıfırla temsil edilir. Sorun, kuantum emsallerinin – yani, kuantum, yani en küçük ve bölünmez kuantum bilgi birimlerinin – kuantum dünyasının yasalarına tabi olduğu ve bu nedenle bir devleti (olanlar ve sıfırlar) değil, onların süperpozisyonlarını (yani tüm orta halleri) temsil ettiğidir. Bu qubitler, kuantum bilgisayarların en büyük gücüdür. Ama aynı zamanda en büyük iki zayıflıklarından biri.

Bahsedilen süperpozisyon nedeniyle, bir qubit, klasik bir bilgisayardan bir parçadan çok daha fazla bilgiyi temsil eder. Bu, bir hesaplama döngüsünde birçok paralel hesaplama için kullanılabileceği anlamına gelir. Ne yazık ki, bu aynı zamanda kıç üzerinde yapılan işlemin neredeyse rastgele yollardan farklılık gösteren birçok sonuç getireceği anlamına da gelir. En muhtemel olanı yalnızca aynı hesaplamalar dizisi belirleyecektir.

Yukarıdaki zorlukların üstesinden gelmek için kuantum algoritmaları oluşturmak tek sorun değil.

Fiziksel sistemin kırılganlığı da önemlidir, çünkü kuantum hali oldukça kararsızdır. İhtiyacınız olan tek şey herhangi bir sıcaklık değişimi, titreşim, elektromanyetik dalga veya çözülme için herhangi bir diğer fiziksel uyarıcıdır. Yani, aslında, özelliklerini değiştirerek tüm bilgisayarın imhası. Kuantum durumunun değiştirilmesi, dikkatlice geliştirilen kuantum algoritmasının çalışmayı durduracağı anlamına gelir.

Kuantum bilgisayarları bu nedenle sadece programlanması zor değil, aynı zamanda son derece dengesizdir – ve bu, yamadan çok yepyeni bir kararsızlık düzeyidir. Windows Sol sürücülere XP. Bu yüzden, 1980’lerden bu yana kuantum bilgisayarlardan söz etmemize rağmen, hala onları kullanmıyoruz.

Kuantum bilgisayarların klasik olanlara göre avantajı hem açık hem de teoriktir. Onları henüz inşa edemiyoruz, ancak her şeyin mantıklı olması için yeterince karmaşık yapılar yaratıyoruz. IBM, Intel ve D-Wave dahil olmak üzere birçok şirket bunun üzerinde çalışıyor. Microsoft zaten Q # kuantum programlama diline sahip.

Ancak Google’ın kuantum bir avantaj sağladığı söyleniyor. Tam olarak ne?

Önceki prototip kuantum bilgisayarlar … çalıştı. Ve temelde onlar hakkında söyleyebileceğiniz şey bu. Uyuşmazlıkları ve ortaya çıkan göreceli olarak düşük karmaşıklıklar, etraflarında uygulamalardan daha fazla teoriyle sonuçlandı. Bu nedenle, bu konuyla ilgilenen bilim adamları kuantum avantajı için ortak bir terim oluşturdular (John Preskill, 2012’de ilk kullanan kişi oldu). Başarısı, klasik bir bilgisayar için elde edilebilecek – hesaplamalar için gereken zaman nedeniyle – pratik olmayacak bir matematik problemini çözmede aynı derecede önemliydi. Ve görünüşe göre o ilk Google olarak başardı.

Google Bristlecone işlemci geçen yıl sundu. Solda fiziksel formu, sağda, kavga dağılımını gösteren bir resim

İki nedenden dolayı sözde yazıyoruz. İlk olarak, pek çok şüpheci, kuantum bilgisayar hesaplamalarının olasılıksal ve istatistiksel yorumuna duyulan ihtiyaç konusunda karamsardır. Doğru hesaplamaları soyan algoritmaların kuantum bilgisayarının (yani böylelikle karmaşıklığın) sayısına göre düzgün bir şekilde ölçeklenip ölçeklenmediğine dair büyük şüpheleri vardır. Kamuya açık bilgilere göre: bunu bilmiyoruz. Öyleyse Google, kuantum mekaniğinin rastgeleliğini düşürdüyse, böylece kuantum avantajını elde ederse, bunu bir şekilde kendisi tarafından biliniyordu.

İkincisi, Google’ın bu avantajı elde etmesinin hikayesi biraz gizemli. Google’ın 54-bitlik bilgisayarının (aslında 53-bitlik, çünkü bir adet bitkinin işlevsel olmadığı ortaya çıktığı için) geleneksel bir süper bilgisayarın 10 binde çözeceği bir dizi matematiksel hesaplama yaptığı gerçeğini rapor eden Financial Times’a ilk yazan kişi oldu. . yıl. Ancak bu dergiden gelen gazeteciler, Google’ın çalıştığı NASA sunucularına yerleştirilmiş dosyaları kullandılar. Yayından kısa bir süre sonra, bu dokümanlar kayboldu ve Google şu anda medya sorularını yanıtlamıyor.

Ancak bunun doğru olduğunu kabul edelim – çünkü bu muhtemelen böyle. Google, kuantum avantajına ne elde eder?

Her şey ve hiçbir şey. Google Sycamore kuantum işlemcileri tarafından yapılan hesaplamalar kullanılamaz. Bilgisayarın görevi bir çift sayılar dizisi oluşturmak ve dağılımlarının gerçekten rastgele olup olmadığını kontrol etmekti. Böylece kuantum avantajının gerçek olduğunu ve kuantum bilgisayarlarının dünyayı değiştireceğini öğrendik. Ancak bu, onları boyun eğdirdiğimiz gibi olacak – ve gitmek için uzun bir yol. Özellikle Google’ın bilgisayarının yalnızca kendisine verilen bu sorunu çözmek için özel olarak oluşturulduğu için çalıştığından şüphelenildiği için. Ve başka yok.

Google’ın kuantum bilgisayarı

Ancak, tüm bu şüpheciliği kabul etsek bile, yine de kayda değer bir olaydır. 200 saniye içinde bir sorunu çözmek, en hızlı süper bilgisayarın yüzlerce yıldır düşünebilecekleri gerçek bir başarı. Böyle bir bilgi işlem gücünün dünyayı nasıl değiştirebileceğini hayal etmek zor değil.

Kırılmaz şifreleme şifreleri, yetersiz bir güvenlik haline gelir. Makine öğrenimi ve yapay zeka hayal edilemez bir hızla gelişirdi. Kuantum bilgisayarlar, tek tek molekülleri fiziksel nesnelere dahil eden simülasyonlar oluşturarak mühendislik, teknoloji ve tıbbın gelişimini önemli ölçüde etkileyebilir. Kim bilir, belki Android TV arayüzü bile sorunsuz çalışmaya başlar. Ve kuantum veri iletimini de unutmayalım, temelde her mesafeden parazitsiz iletişime izin veriyoruz.

Google’ın başarısı, bu BT atılımının yaşamımız boyunca gerçekleşeceğini umuyor. Kim bilir, belki önümüzdeki on yıl içinde bile? Şimdilik, ancak bu, maratonun ilk birkaç yüz metresidir. Kutlayacak bir şey var, ancak zafere giden yol – ve dolayısıyla gerçek yarar – hala çok uzak.