Quantinuum: Διέλυσε το ρεκόρ επιδόσεων του κβαντικού υπολογιστή της Google!

Η εταιρεία κβαντικών υπολογιστών Quantinuum ανακοίνωσε πρόσφατα έναν κβαντικό υπολογιστή που, όπως λέει, ξεπέρασε κατά 100 φορές τις επιδόσεις ενός υπολογιστή-ορόσημο της Google.

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της Google του 2019, χρησιμοποιήθηκε ένα συγκεκριμένο τεστ που ονομάζεται γραμμικό κριτήριο διασταυρούμενης εντροπίας (linear cross entropy benchmark) στην προσπάθεια να καταδειχθεί η κβαντική υπεροχή, το σημείο δηλαδή στο οποίο οι κβαντικοί υπολογιστές υπερτερούν έναντι των σύγχρονων συνηθισμένων (ή κλασικών) υπολογιστών.

Τι ακριβώς είναι ένας κβαντικός υπολογιστής;

Οι κβαντικοί υπολογιστές λειτουργούν με κβαντικά bits. Τα κβαντικά bits (qubits για συντομία) είναι σαν τα συνηθισμένα bits των υπολογιστών, με τη διαφορά ότι οι τιμές τους μπορούν να είναι ταυτόχρονα 0 και 1. Χάρη σε αυτή την κβαντική ιδιορρυθμία, οι υπολογιστές μπορούν να εξετάσουν περισσότερες λύσεις σε ένα πρόβλημα ταχύτερα από έναν κλασικό υπολογιστή. Εν τέλει, οι κβαντικοί υπολογιστές θα είναι σε θέση να επιλύουν προβλήματα που οι κλασικοί υπολογιστές δεν μπορούν να επιλύσουν.

Αλλά οι κβαντικοί υπολογιστές δεν μοιάζουν με τους συνηθισμένους υπολογιστές. Αυτό συμβαίνει επειδή τα qubits τους είναι συχνά υπέρψυκτα άτομα, τοποθετημένα σε μια συστοιχία. Ψυγμένα σε τέτοιο βαθμό, τα άτομα εισέρχονται σε κβαντική κατάσταση. Τη στιγμή που η τιμή οποιουδήποτε από τα qubits είναι σίγουρη, η κβαντική κατάσταση αποσυντίθεται και η κβαντική λειτουργία καταρρέει. Για το λόγο αυτό, οι κβαντικοί υπολογιστές, όπως υφίστανται σήμερα, υπάρχουν μόνο σε ειδικά ερευνητικά και εργαστηριακά περιβάλλοντα.

Τι έκανε ο κβαντικός υπολογιστής της Quantinuum;

Ο υπολογιστής της Quantinuum ξεπέρασε ένα σημαντικό επίτευγμα του 2019 από τον Sycamore της Google, ο οποίος χρειάστηκε περίπου 200 δευτερόλεπτα για να εκτελέσει μια εργασία που θα χρειαζόταν σε έναν υπερσύγχρονο κλασικό υπερυπολογιστή περίπου 10.000 χρόνια.

Για την επίτευξη του αποτελέσματος, η ομάδα της Quantinuum αναβάθμισε τον επεξεργαστή H2-1 από ένα σύστημα 32qubit σε ένα σύστημα 56qubit, αυξάνοντας σημαντικά την υπολογιστική του ισχύ. Σύμφωνα με μια ανακοίνωση της Quantinuum, ο κβαντικός υπολογιστής της εκτέλεσε επίσης τον αλγόριθμό της με περίπου 30.000 φορές λιγότερη ενέργεια από ό,τι θα χρειαζόταν ένας κλασικός υπολογιστής για να εκτελέσει την πράξη.

Είναι σημαντικό ότι ο υπολογιστής της Quantinuum πέτυχε ένα νέο ρεκόρ για το κριτήριο αναφοράς cross entropy, μια μέτρηση που χρησιμοποιείται για τη σύγκριση των επιδόσεων διαφορετικών κβαντικών υπολογιστών. Το σημείο αναφοράς μετρά την ισχύ του κβαντικού συστήματος- όσο πιο θορυβώδες είναι το σύστημα, τόσο χειρότερα (πιο κοντά στο μηδέν από το 1) είναι τα αποτελέσματά σας. Η βαθμολογία της Google το 2019 στο cross entropy benchmark ήταν περίπου 0,02, ενώ η βαθμολογία του H2-1 ήταν περίπου 0,35.

"Σε αντίθεση με προηγούμενες ανακοινώσεις που σχετίζονται με τα πειράματα XEB, το 35% είναι ένα σημαντικό βήμα προς το εξιδανικευμένο όριο πιστότητας 100%, στο οποίο το υπολογιστικό πλεονέκτημα των κβαντικών υπολογιστών είναι σαφώς ορατό", αναφέρεται σε ανακοίνωση της Quantinuum.

Τι άλλο κάνουν οι κβαντικοί υπολογιστές;

Οι κβαντικοί υπολογιστές είναι πειραματικά πεδία για το μέλλον της πληροφορίας, δηλαδή για τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι αποθηκεύουν και διακινούν δεδομένα, καθώς και για τον υπολογισμό νέων πληροφοριών. Πέρυσι, μια διαφορετική ομάδα ερευνητών έδειξε πώς οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να εκτελούν υπολογισμούς με τρόπο που μοιάζει πολύ με ταξίδι στο χρόνο.

"Το πείραμα που περιγράφουμε φαίνεται αδύνατο να επιλυθεί με την τυπική (όχι κβαντική) φυσική, η οποία υπακούει στο συνηθισμένο τόξο του χρόνου", δήλωσε ο David Arvidsson-Shukur, κβαντικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. "Έτσι, φαίνεται ότι η κβαντική διεμπλοκή μπορεί να δημιουργήσει περιπτώσεις που ουσιαστικά μοιάζουν με ταξίδι στο χρόνο".

Την προηγούμενη χρονιά, μια άλλη ομάδα ισχυρίστηκε ότι κατάφερε να δημιουργήσει μια κβαντική σκουληκότρυπα, μια πύλη μέσω της οποίας η κβαντική πληροφορία θα μπορούσε να ταξιδέψει ακαριαία.

Η κβαντική πληροφορική μερικές φορές διαβάζεται σαν επιστημονική φαντασία, επειδή φαίνεται τόσο παράξενο να εκμεταλλεύεται το πεδίο πέρα από την κλασική φυσική για να κάνει πολύπλοκους υπολογισμούς. Όμως τα συστήματα γίνονται όλο και καλύτερα και οι εφαρμογές τους είναι ποικίλες (αν και ορισμένες αγγίζουν τα όρια της φαντασίας). Προς το παρόν περιορίζονται σε ερευνητικά περιβάλλοντα, αλλά οι κβαντικοί υπολογιστές δημιουργούν σιγά σιγά τον κόσμο του αύριο σήμερα.

[via]