Kvantecomputer: Test udført, brug i den virkelige verden langt væk - Juli 2022

I klassisk databehandling konspirerer varme med tiden for at pålægge begrænsninger for det mulige. I vakuumrørs æra kunne lange beregninger ikke gennemføres, fordi udstyr ville brænde ud.

Kvantecomputer: Test udført, brug i den virkelige verden langt vækI midten af ​​september dukkede et forskningspapir forfattet af forskere ved 14 institutioner og laboratorier, ledet af Google AI Quantum i Mountain View, op på et NASA-websted. (Kilde: Googleblog)

Regeringen behøver ikke at agitere mere for at få adgang til sikker kommunikation på sociale medier, fordi kvantecomputeren, hvis ankomst er netop blevet krævet , vil gøre kryptografisk sikkerhed overflødig.


david bowie networth

Hvad hævdes og bestrides

I midten af ​​september dukkede et forskningspapir forfattet af videnskabsmænd ved 14 institutioner og laboratorier, ledet af Google AI Quantum i Mountain View, op på en NASA-hjemmeside og forsvandt på gådefuldt vis, hvilket efterlod de videnskabelige og matematiske samfund rastløst at kaste sig i kølvandet. Deres begejstring var ikke uberettiget, fordi avisen havde hævdetkvanteovermagt— udvikling af en kvantemaskine ved navn Sycamore, som kan løse problemer, som klassiske computere af praktiske årsager ikke kan.



I klassisk databehandling konspirerer varme med tiden for at pålægge begrænsninger for det mulige. I vakuumrørs æra kunne lange beregninger ikke gennemføres, fordi udstyr ville brænde ud. Moderne integrerede halvlederkredsløb genererer også varme, ikke nok til at brænde, men ganske nok til at bremse. Google hævder, at Sycamore fik et problem på omkring 200 sekunder, hvilket ville have taget en supercomputer i topklasse omkring 10.000 år. Resultaterne - i papiret, der var forsvundet på gådefuldt vis - dukkede formelt op i Nature onsdag, hvilket cementerede påstanden om, at en tærskel inden for databehandling, som var forventet siden Paul Benioff, Richard Feynman og Yuri Manin åbnede diskussionen i 1980'erne, er blevet overskredet.



I mellemtiden har forskere hos IBM udfordret Sycamore-fundet, idet de mener, at den klassiske computer haltede med 10.000 år, fordi den var ineffektivt konfigureret. At sparke dækkene og rense propperne, har de hævdet, ville lukke hullet hånd over knytnæve. Sagen forbliver i suspense, indtil IBM gentager benchmark-testen. Ifølge videnskabens metode forbliver spørgsmålet åbent, indtil det offentliggør sine egne resultater.



Flere stater

Lige siden den canadiske premierminister Justin Trudeau uddybedekvanteberegningtil en gnagende journalist ved Perimeter Institute of Theoretical Physics, er der ikke meget at forklare. Det er tilstrækkeligt at sige, at mens klassiske maskiner behandler bits af information repræsenteret af tilstandene 0 og 1, der repræsenterer til og fra, manipulerer kvantemaskiner qubits eller kvantebits. De har to egenskaber, som kan behandle data af højere størrelsesordener - superposition og sammenfiltring.

Selvom karakteren af ​​kvante- og bruttoverdenerne er fundamentalt forskellige, kan disse illustreres ved analogien af ​​Schrödingers kat, et ulykkeligt dyr fanget i en kasse med noget potentielt dødeligt, som en beholder med giftig gas. I bruttoverdenen antager vi, at katten er i live, indtil gassen slippes ud, hvorefter den er død. Men på kvanteniveau falder fænomener først sammen i én tilstand, når de observeres. På alle andre tidspunkter eksisterer de i alle mulige tilstande. Katten ses først at være død eller levende, når observatøren åbner kassen. På alle andre tidspunkter er den både død og levende, i en tilstand af superposition. Også, hvis katten kan udløse gassen ved et uheld, er dens tilstand og beholderens tilstand uløseligt forbundet.

Dette er sammenfiltring, som Einstein kaldte uhyggelig handling på afstand. To sammenfiltrede subatomære partikler kunne være lysår fra hinanden og alligevel være forbundet. Kvantecomputere bruger disse to egenskaber til at opnå hastigheder og beregningsrum, der ville besejre en klassisk maskine, ved at indkode data til kvantetilstande og udføre kvanteoperationer på dem.



Forklaret: Hvad er kvanteoverherredømme inden for computing, opnået af Google?Sundar Pichai med en af ​​Googles kvantecomputere i Santa Barbara-laboratoriet, Californien, USA. (Foto via Reuters)

Mil tilbage

Hvad betyder ankomsten af ​​kvantecomputere for dig og mig? Ikke meget. Ikke lige med det samme. Fordi Sycamore kun udførte en benchmark-test, som ikke kan bruges i den virkelige verden, og Google kan ikke implementere den for at opnå verdensherredømme i næste uge. Selvom det har demonstreret kvanteoverherredømme, kan det tage år eller årtier for teknologien at være frit tilgængelig.

Qubits er kun stabile ved kryogene temperaturer, og kun regeringer og store virksomheder kan håbe på at beholde en kvantecomputer i lokalerne. Resten af ​​os ville være afhængige af cloud computing og software as a service. Ikke den mest skinnende rig, hvis du for eksempel ønsker at hacke det levende dagslys ud af Gmail.

Men til at begynde med ville regeringer og virksomheder være de eneste brugere af kvantecomputere, fordi kun de er interesserede i de spørgsmål, den besvarer. Kvantecomputeren blev stillet af Feynman til modellering af kvantesystemer. Nu vil det finde anvendelse i laboratorier til modellering af systemer, som kun eksisterer i den virkelige verden under ekstreme forhold, som i Large Hadron Collider.



Kvantecomputer: Test udført, brug i den virkelige verden langt vækEn komponent af Googles kvantecomputer i Santa Barbara-laboratoriet, Californien, USA. (Foto via Reuters)

Labs ville være i stand til at producere banebrydende arbejde uden at skulle investere i storstilet infrastruktur og måske ikke skulle samarbejde på tværs af nationer og kontinenter. Kvantecomputere ville også være nyttige til opgaver, der håndterer enorme mængder data. Data mining og kunstig intelligens ville være store fordele, sammen med videnskaber, der beskæftiger sig med mængder af data, fra astronomi til lingvistik.

Gå ikke glip af Explained | Dushyant Chautala: Gammel over sin alder, denne 31-årige 'buddha' forbinder med alle



Den mørke side

Den mørke side af quantum computing er den forstyrrende effekt, det vil have på kryptografisk kryptering, som sikrer kommunikation og computere. Kryptering afhænger af meget store primtal, som fungerer som de frø, hvorfra kryptografiske nøgler genereres og udveksles af parterne i en samtale. Det virker, fordi kryptering og dekryptering er operationelt asymmetriske. Det er lettere for en computer at multiplicere meget store primtal, end det er at faktorisere et produkt ned til dets konstituerende primtal. Denne forskel holder dine WhatsApp-beskeder private, men hvis oddsene blev udlignet af eksponentielt kraftfulde computere, ville privatlivets fred online være dødt.

Teknologi er ikke altid løsningen. Ofte skaber det nye problemer, og løsningen ligger i loven. Længe efter fødslen af ​​sociale medier og kunstig intelligens er der nu krav om at regulere dem. Det ville være klogt at udvikle en lovgivningsramme for kvanteberegning, før den bliver bredt tilgængelig. Det er en transformativ teknologi, hvis fremtidige anvendelser på tværs af et bredt spektrum af sektorer fra dataanalyse til geopolitik ikke kan forudses fuldt ud. I den forstand ligner det snarere nuklear teknologi, som blev reguleret af et globalt regime 23 år efter Hiroshima af ikke-spredningstraktaten. Det ville være nyttigt at regulere kvanteberegning nu, eller i det mindste definere grænserne for dens legitime brug.