Forklaret: Hvad er kvanteoverherredømme?
Quantum supremacy er en milepæl, der længe har været søgt inden for computing, og nu har Google meddelt, at den har nået den. Et kig på videnskaben bag konceptet, og hvad der virkelig blev opnået og hvor meget der er tilbage.
En komponent af Googles kvantecomputer i Santa Barbara-laboratoriet, Californien, USA. (Foto via Reuters) I denne uge annoncerede Google, at det har opnået et gennembrud kaldet kvanteovermagt i edb. Hvad betyder det, og hvorfor er det vigtigt?
Så hvad er kvanteoverherredømme?
Det er et udtryk foreslået i 2012 af John Preskill, professor i teoretisk fysik ved California Institute of Technology. Den beskriver det punkt, hvor kvantecomputere kan gøre ting, som klassiske computere ikke kan. I Googles tilfælde har forskere ved University of California, Santa Barbara hævdet at have udviklet en processor, der tog 200 sekunder at lave en beregning, der ville have taget en klassisk computer 10.000 år.
Men hvad er en kvantecomputer?
Vores traditionelle computere arbejder ud fra den klassiske fysiks love, specielt ved at udnytte strømmen af elektricitet. En kvantecomputer søger på den anden side at udnytte de love, der styrer atomers og subatomære partiklers adfærd. I den lille skala ophører mange love i klassisk fysik med at gælde, og kvantefysikkens unikke love spiller ind.
At udvikle en sådan computer har været et mål for videnskabsmænd i næsten fire årtier. I 1981 skrev fysikeren Richard Feynman: At forsøge at finde en computersimulering af fysik forekommer mig at være et glimrende program at følge efter... Naturen er ikke klassisk... og hvis du vil lave en simulering af naturen, må du hellere gør det kvantemekanisk, og ved golly er det et vidunderligt problem, for det ser ikke så nemt ud.
Hvilken forskel ville sådan en simulering gøre?
Det handler om behandlingshastighed. Lad os se på, hvordan en klassisk computer behandler information. Bits af information lagres som enten 0 eller 1. Hver streng af sådanne cifre (bitstrenge) repræsenterer et unikt tegn eller en instruktion; for eksempel repræsenterer 01100001 det lille a.
hvor meget er kandi burruss værd
I en kvantecomputer lagres information i kvantebits eller qubits. Og en qubit kan være både 0 og 1 på samme tid. Kvantefysik involverer begreber, som selv fysikere beskriver som underlige. I modsætning til klassisk fysik, hvor et objekt kan eksistere ét sted ad gangen, ser kvantefysikken på sandsynligheden for, at et objekt befinder sig på forskellige punkter. Eksistens i flere tilstande kaldes superposition, og forholdet mellem disse tilstande kaldes sammenfiltring.
Jo højere antallet af qubits, desto højere er mængden af information lagret i dem. Sammenlignet med den information, der er lagret i det samme antal bit, stiger informationen i qubits eksponentielt. Det er det, der gør en kvantecomputer så kraftfuld. Og alligevel, som Caltechs Preskill skrev i 2012, er det en udfordring at bygge pålidelig kvantehardware på grund af vanskeligheden ved at kontrollere kvantesystemer nøjagtigt.
Sundar Pichai med en af Googles kvantecomputere i Santa Barbara-laboratoriet, Californien, USA. (Foto via Reuters) Er det, hvad Google har opnået?
Forskerne demonstrerede, hvad en kvantecomputer er i stand til. De byggede en arkitektur på 54 qubits med Sycamore, Googles kvantecomputer. Mens en af disse ikke fungerede, blev de andre 53 qubits viklet ind i en superpositionstilstand.
Holdet sammensatte en tilfældig sekvens på omkring 1.000 operationer. Hver gang de derefter kørte denne tilfældige algoritme, ville kvantecomputeren producere en bitstreng.
Nu er der større sandsynlighed for, at nogle bitstrenge forekommer end andre, og det er muligt at identificere, hvilke der er mere sandsynlige. Men jo mere komplekst det tilfældige kvantekredsløb er, jo sværere er det for en klassisk computer at identificere de mere sandsynlige bitstrenge - og vanskeligheden voksede eksponentielt. Overlegenhed blev opnået, da de demonstrerede, at kvanteprocessoren blot tog 200 sekunder at beregne en superkompleks tilfældig algoritme, mens den hurtigste supercomputer ville have taget 10.000 år, sagde Google i en e-mail.
Læs også | Kvanteoverlegenhed inden for computing: Test udført, brug i den virkelige verden langt væk
hvor meget er Jeremy Renner værd
Så hvad nytter det?
Ingen, hvad angår praktiske anvendelser. Den udførte opgave er ikke super vigtig for denne milepæl; det handler meget mere om, at milepælen skete i første omgang, stod der i e-mailen fra Google. Det citerede Wright-brødrene som en analogi: For at de skulle demonstrere, at luftfart er muligt, betød det ikke så meget, hvor flyet var på vej hen, hvor det lettede og landede, men at det overhovedet var i stand til at flyve.
Er alle overbeviste?
IBM har bestridt Googles påstand om, at dets kvanteberegning ikke kunne udføres af en traditionel computer. I et blogindlæg har IBM hævdet, at den beregning, der er beskrevet af Google-forskerne, kunne opnås af en eksisterende computer på mindre end to en halv dag, ikke 10.000 år.
IBM selv hævdede i øvrigt et kvanteberegningsgennembrud torsdag. Dets forskere gjorde et gennembrud i at kontrollere individuelle atomers kvanteadfærd og demonstrerede en alsidig ny byggesten til kvanteberegning, sagde IBM på sin hjemmeside. Artiklen er publiceret i tidsskriftet Science. Googles forskning vises i Nature.
Gå ikke glip af Explained | Dushyant Chautala: Gammel over sin alder, denne 31-årige 'buddha' forbinder med alle
Hvad er det næste?
Forskerne søger at forbedre deres arbejde, herunder opdage og rette fejl. University of California, Santa Barbara bemærkede, at forskningen allerede har opnået et meget reelt værktøj til at generere tilfældige tal. Tilfældige tal kan være nyttige på en række forskellige områder - herunder beskyttelse af krypterede nøgler til dekryptering, hvilket kan være et potentielt vanskeligt problem for regeringer.
penny hardaway nettoværdi 2016
Kvantecomputere kan en dag resultere i enorme fremskridt inden for videnskabelig forskning og teknologi. Blandt områder, der kan vinde, er kunstig intelligens og nye lægemiddelbehandlinger. Alt dette er dog langt væk.
Del Med Dine Venner:
