Kvanteoverherredømme fra Google? Ikke så hurtigt, siger IBM.

Google kvantecomputer Google; Redigeret af MIT Technology Review

For en måned siden kom nyheden om, at Google efter sigende havde opnået kvanteoverherredømme: det havde fået en kvantecomputer til at køre en beregning, der ville tage en klassisk computer umådelig lang tid. Selvom selve beregningen - i det væsentlige en meget specifik teknik til at udlæse tilfældige tal - er omtrent lige så nyttig som Wright-brødrenes 12-sekunders første flyvning, ville det være en milepæl af lignende betydning, der markerer begyndelsen på en helt ny æra inden for databehandling. .

Men i en blogindlæg offentliggjort i dag , bestrider IBM Googles krav. Den opgave, som Google siger, kan tage verdens hurtigste klassiske supercomputer 10.000 år, kan faktisk, siger IBM, klares på få dage.

Som John Preskill, CalTech-fysikeren, der opfandt begrebet kvanteoverherredømme, skrev i en artikel til magasinet Quanta , valgte Google specifikt en meget snæver opgave, som en kvantecomputer ville være god til, og en klassisk computer er dårlig til. Denne kvanteberegning har meget lidt struktur, hvilket gør det sværere for den klassiske computer at følge med, men betyder også, at svaret ikke er særlig informativt, skrev han.

Googles forskningspapir er ikke blevet offentliggjort ( Opdatering : den udkom to dage efter denne historie), men et udkast blev lækket online sidste måned. I den siger forskere, at de fik en maskine med 53 kvantebits eller qubits til at lave beregningen på 200 sekunder. De vurderede også, at det ville tage verdens mest kraftfulde supercomputer, Summit-maskinen ved Oak Ridge National Laboratory, 10.000 år at gentage den med samme troskab eller samme grad af usikkerhed som det iboende usikre kvantesystem.

Problemet er, at sådanne simuleringer ikke kun er et spørgsmål om at overføre koden fra en kvantecomputer til en klassisk. De vokser eksponentielt hårdere, jo flere qubits du forsøger at simulere. Af den grund er der en masse forskellige teknikker til at optimere koden for at nå frem til en god nok ækvivalent.

Og det er her Google og IBM adskiller sig. IBM-forskerne foreslår en metode, som de siger vil tage blot to en halv dag på en klassisk maskine med langt større troskab, og som med yderligere justeringer kan komme endnu længere ned.

Den vigtigste forskel? Harddiske. Simulering af en kvantecomputer i en klassisk kræver lagring af enorme mængder data i hukommelsen under processen for at repræsentere kvantecomputerens tilstand på ethvert givet tidspunkt. Jo mindre hukommelse du har til rådighed, jo mere skal du dele opgaven op i etaper, og jo længere tid tager det. Googles metode, siger IBM, var stærkt afhængig af at lagre disse data i RAM, mens IBM's bruger både RAM og harddiskplads. Det foreslår også at bruge en række andre klassiske optimeringsteknikker, både i hardware og software, for at fremskynde beregningen. For at være retfærdig har IBM ikke testet det i praksis, så det er svært at vide, om det ville fungere som foreslået. (Google afviste at kommentere.)

Så hvad er der på spil? Enten en hel masse eller ikke meget, alt efter hvordan man ser på det. Som Preskill påpeger, har det problem, Google efter sigende har løst, næsten ingen praktisk betydning, og selvom kvantecomputere bliver større, vil der gå lang tid, før de kan løse andre end de snævreste klasser af problemer. Dem, der kan knække moderne koder, vil sandsynligvis tage årtier at udvikle, som minimum.

Desuden, selvom IBM har ret i, at Google ikke har opnået det denne gang, er kvanteoverherredømmetærsklen bestemt ikke langt væk. Det faktum, at simuleringer bliver eksponentielt sværere, efterhånden som du tilføjer qubits, betyder, at det kun tager en lidt større kvantemaskine at komme til det punkt, hvor man virkelig er uovervindelig til noget.

Alligevel, som Preskill bemærker, er selv begrænset kvanteoverherredømme et afgørende skridt i jagten på praktiske kvantecomputere. Den, der i sidste ende opnår det, vil ligesom Wright-brødrene komme til at kræve en plads i historien.

skjule