Il quantum supremazia enigma: Google Può pretesa controllo di tenuta?

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Tutti quantum supremazia è un attimo
Scott Fulton spiega come Google ha stupito il mondo, rivendicando il suo prototipo di quantum processore ha raggiunto la “supremazia” — la capacità di elaborare un compito in secondi che avrebbe preso una classica supercomputer più di una vita. Ma per quanto tempo può Google regno supremo prima di IBM monta una sfida per la sua legittimità? Mesi? Giorni? Leggi di più: https://zd.net/2K5bKiK

Se l’informatica quantistica è mai trascendere il regno di sperimentare e diventare un legittimo settore, si dovrà sostenere un legittimo modello di business. Imprese di investire in macchine e tecnologie — o, nel caso del cloud, dei servizi che forniscono loro — quando sono diventati affidabili. Funzionano come i loro utenti e gli operatori del previsto. Se una macchina è dichiarato supremo al di sopra di tutti gli altri nella sua classe, le imprese si aspettano che questo primato di essere sostenuta, e di conseguenza, per le loro decisioni di investimento per essere soggetto a modifiche immediate. In questo mondo, una macchina del momentaneo vantaggio in termini di prestazioni rispetto ad un altro, soprattutto quando è più breve di un ciclo di prodotto, non conta come la supremazia.

Il rapporto di prestazione di un supremo sistema quantistico a qualsiasi classica concorrente, estrapolando da Preskill, un numero immaginario — una divisa da infinito. Mentre stiamo parlando, in termini di numeri infiniti e immaginazione, comunque, quindi eventuali contro-affermazione dal lato classico, anche prima della sua prova sperimentale, può battere che denominatore fuori del regno della fantasia, al di fuori della Zona di penombra e nella realtà — che rende il rapporto di un valore reale di nuovo. Fintanto che questo rapporto è inferiore fantasioso, quantum supremazia non può essere garantita.

Per il quantum computing per essere un collaboratore per l’economia globale, quantum supremazia dovrà essere di una proposta di valore che dura almeno fintanto che un ciclo della sua campagna di marketing. Se un classico supercomputing concorrente è in grado di convertire che la supremazia rivendicazione di un mero vantaggio in una questione di settimane, poi la giustificazione di un sistema quantistico e l’operatore potrebbe aver fatto per il suo servizio premium prezzo, si decohere più veloce di Sycamore del 54 ° qubit.

“Non c’è nessun teorema che dice che qualsiasi classico algoritmo non può superare un determinato algoritmo quantistico,” ha dichiarato Frolov. “Possiamo solo dire che, in questo momento, questo particolare computer quantistico ha superato questi classici computer — forse i classici computer che abbiamo al momento. Ma non c’è nessuna prova che questo significa che tutti i computer classico potremmo mai in grado di superare, o di essere alla pari con un computer quantistico.”

Se prendiamo Dii contro-argomento come un dato di fatto, e dare Alan Turing il beneficio del dubbio, quindi, la legittimità di qualsiasi rivendicazione di quantum supremazia può solo essere solido come la possibilità di un classico sistema per affrontare la stessa sfida e fallire i suoi meriti. Google indicazione può essere il primo nella storia ad essere trattata con un certo grado di legittimità. Ma la dimensione del foro IBM infilò in Google affermazione di una verifica di come facilmente a qualsiasi concorrente nel più ampio campo dell’informatica o di supercalcolo può essere pronti e propensi a fare lo stesso in futuro. (Per parte sua, Google non ha risposto alla nostra richiesta di partecipare a questo articolo, e IBM rifiutato la nostra richiesta.)

* Gli effetti collaterali possono includere situazione di volatilità, la decoerenza, e l’improbabilità

“In un ideale computer quantistico”, ha detto U. Pitt Frolov, “si può impigliare nulla di nulla, e non ci sarà alcun problema. Ma che potrebbe essere anni di distanza. In un pratico computer quantistico, questo intreccio si propaga e ancora un po ‘ d’locale. Che cosa significa è che, ogni qubit può mantenere entanglement per un periodo di tempo relativamente breve. Non anni o giorni — è meno di un secondo. È millisecondi. E dopo di che, l’entanglement è perso. Questo è, ovviamente, un limite.”

Il modo Dii dipinge l’immagine, il Sicomoro è successo l’esperimento è stato un giro in una massiccia piastra di filatura esercizio tra i tanti, che è andato a destra. Gira impigliato qubits diventa esponenzialmente più difficile con ogni nuovo qubit con la catena che è, evidentemente, perché il Sicomoro non poteva illuminare la sua 54a qubit.

* Per aver scorrere fino al presente paragrafo comporta l’accettazione delle leggi della fisica, nessuno lo capisce

Il test, il team di Google ha dato il Sicomoro è stato intenzionalmente progettato per essere difficile. È un esempio casuale di un circuito di campionamento (RCS) problema chiamato bosone di campionamento. Un fotone — il quantum portatore di luce, da cui tutta la meccanica quantistica deriva — è il più comune di higgs, anche se ci sono altri, più esotici esempi.

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Un bosone dispositivo di campionamento a Hefei Laboratorio Nazionale per le Scienze Fisiche a Microscala e Dipartimento di Fisica Moderna, Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, Hefei.

[Da il feed Twitter di ricercatore Chao-Yang Lu]

La foto qui sopra mostra un’effettiva del bosone di dispositivo di campionamento. L’obiettivo di uno di questi dispositivi è quello di impostare un esperimento in cui alcuni bosoni (per lo più fotoni) sono alimentate da una singola fonte di un quantum dot (un cristallo sintetico che emette luce quando viene eccitato da raggi ultravioletti). Come biglie in una macchina, questi bosoni di viaggio attraverso una conduzione labirinto chiamato Haar-casuale interferometro. Quando emergono dall’altro lato, c’è una matrice di rivelatori pronti a catturarli. Dato abbastanza dati di input, RCS algoritmo deve essere in grado di stimare correttamente l’esatta sequenza di catture effettuate dai rilevatori dell’array, per un selezionato casualmente un campione di eventi.

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Diagramma dei componenti di un bosone dispositivo di campionamento.

[Per gentile concessione di UST Cina, Hefei]

Se ci fosse un mondo reale allegoria per questa configurazione, potrebbe suonare così: Situare 15 ricevitori su un campo da baseball, e dire loro di rimanere in silenzio. Scurire il campo e la benda brocca. Sono l’unica fonte di luce che provengono da auto-illuminanti, palle da baseball. Ora, la brocca girare intorno in cerchi più volte, poi buttare fuori qualche centinaio di palle in lontananza. Avere le palle di essere intercettato in volo da una griglia piena di rotazione, non schermato motore di un jet fan. Raccontare la catturatori di raccogliere quante più palle possibile, tenendo presente che probabilmente cadere una o due.

Poi hanno il computer a risolvere questo problema: Data la frequenza cardiaca e la respirazione della brocca, la velocità di rotazione e i consumi di energia elettrica delle pale della ventola, e i pesi e le dimensioni delle scarpe di ciascuno dei ricevitori, stima il luogo e il tempo, come molti di successo catture possibili iniziando con un passo che potrebbe non essere la prima a dire, il 17.

Il 6 novembre, Scientifica Americana che per prima ha riportato la pubblicazione di un articolo che non era ancora stato peer-reviewed, ma che vantava un nuovo record: un bosone tecnica di campionamento, dimostrato con un vero e proprio interferometro array, che ha consentito la previsione accurata di una sequenza di 14 campione casuale di higgs collezioni — più di qualsiasi tentativo finora, tali risultati devono essere verificati. La sfrenata risultati sono stati pubblicati dai ricercatori dell’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, Hefei.

Impressionante come il Hefei team i risultati sono stati per mantenere lo stato del suo bosone di campionamento di sperimentare un record di 14 round, è stato illustrato il livello di sforzo richiesto non solo di sviluppo, ma la semplice esecuzione di un algoritmo che un quantum processore mostra un’affinità. Qc non è, e non può mai diventare general-purpose processor. Nella misura in cui non lo sono, il loro primato, può sempre essere vista in un modo molto limitata, esclusiva di luce. E questo è un problema intrattabile in sé.

* Quantum supremazia potrebbe non essere disponibile in tutte le aree

Il modo di pensare convenzionale sarebbe la gente a credere che, se un computer quantistico può eseguire un algoritmo complesso come il bosone di campionamento, poi certo, può essere utilizzato per più scopi pratici. Come CEO di Google, Sundar Pichai ha scritto per il suo blog aziendale, “Quantum computing può accelerare soluzioni per alcuni dei problemi più urgenti, dal cambiamento climatico alla malattia… Con questo passo in avanti ora siamo un passo più vicini all’applicazione di quantum computing, per esempio, il design più efficiente batterie, creare fertilizzante utilizzando meno energia, e capire cosa molecole potrebbero rendere efficaci i farmaci.”

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Ma il problema è questo: Non solo è stato il bosone di campionamento scelto per l’esperimento perché è difficile, ma anche perché è la categoria della funzione per cui un controllo di qualità è meccanicamente più adatto. Per una versione precedente di Scala, ho richiamato un’analogia circa l’incostanza di un sistema quantistico: Immaginare che si aveva il contatto diretto con il più grande matematico vivente, ma solo fintanto che questa persona sia rimasta bloccata in isolamento all’Alcatraz. Questa persona dovrebbe produrre miracoli per voi, ma solo se il problema te lo ha dato è stata formulata, per fargli credere che fosse un astronauta attualmente nello spazio extra-veicolare manovra. Anche allora, di tanto in tanto, il matematico sarebbe cresciuto stanco di lavorare con voi, e sarà bruscamente e in modo casuale addormentarsi.

La dimostrazione di un QC supremazia, gli scienziati attestano, prevede l’implementazione di un algoritmo che è intrattabile classiche tecniche di calcolo — significato, resistente alla traduzione di logica tradizionale. Forse un metodo esiste, ma non sappiamo di cosa si tratta. Questa stessa caratteristica è un quantum funzione irraggiungibile attraverso la logica comune — serve anche a rendere difficile interpretare utilizzo di simbolismo e di linguaggio. E questo significa che, quasi per definizione, che la programmazione di un QC-friendly algoritmo sarà, nel peggiore dei casi, per prendere in prestito una frase, intrattabile.

“[Con] la corrente di dimostrazione, il valore pratico è che ha convalidato l’idea che siamo in grado di realizzare dispositivi con 50-plus qubits,” disse Oak Ridge Travis Umile”, e prevedere il loro comportamento. Per me, che in realtà è ciò che questo risultato sottolinea: la Nostra comprensione della meccanica quantistica, i processi, come costruire questi superconduttori, transmon qubits che usano abbiamo abbastanza presa sul che, da un punto di vista di progettazione, che c’è qualche speranza che, in futuro, saremo effettivamente in grado di costruire in scala, pratico di computer quantistici.”

“La mappatura tra i classici problemi e algoritmi quantistici”, ha detto U. Pitt Sergey Frolov, “può essere fatto per tutti i casi pratici. L’unica area in cui questo non è possibile, credo, è quello che Google fa proprio ora: vogliono il modello di un sistema quantistico su un computer quantistico. Questo è interamente quantistica, e non sappiamo la risposta — non si può controllare è contro qualcosa. E non possiamo non guardare in mezzo e vedere cosa è stato fatto. Dobbiamo solo avere fiducia che la macchina funziona. Quantum problemi mi quantum risposte a questi problemi sono di interesse per gli scienziati, i fisici, ma non di molto pratico utilizzare direttamente. Possiamo utilizzare le soluzioni di trovare qualcosa di incredibile, un camera-temperatura di superconduttore. Quindi siamo in grado di inviare energia elettrica senza dissipazione di tutto il mondo, che sarebbe una spinta enorme per la società. Attraverso questo, si potrebbe verificare la risposta — chiediamo il computer quantistico, e ha detto, ‘costruzione di questo materiale, e superconduct a temperatura ambiente.’ Siamo in grado di andare a fare che, in realtà, non in un computer — assemblaggio di atomi, quindi controllare se superconducts, e poi possiamo iniziare a sostituire i cavi. Ma altri problemi che i computer quantistici potrebbero risolvere una serie di problemi di ottimizzazione o di cybersecurity problemi, quelli possono essere controllati immediatamente.

* Gli algoritmi quantistici sono esclusivi per il quantum processori per cui sono stati costruiti, e non può essere utilizzata per altri scopi senza il permesso scritto dal creatore dell’universo

È quasi come una Einstein esperimento di pensiero: Il problema con un algoritmo quantistico per qualsiasi sistema fisso con n numero di qubit, che non rallenta quando il problema di spazio scale, è che non è possibile incrementare la velocità di entrambi. L’unico modo per migliorare è quello di aggiungere più qubit, che diventa più di una sfida architettonica come la pila diventa più alto. Alla fine, si sta costruendo una nuova computer ogni volta che si cerca di migliorare la tua capacità di elaborazione.

Nel frattempo, si potrebbe sempre la velocità di un supercomputer con il software migliore. Non è proprio un piede-gara tra due competitivo computing classi, ma piuttosto quello in cui quantistica stabilisce il nuovo obiettivo in salti e limiti, e supercomputing mantiene aggiornato. In teoria, quantum computing potrebbe diventare il più grande singolo di incentivazione mai sviluppato per la promozione del supercomputing.

“Io sono d’accordo che c’è un certo aspetto della convenienza,” disse Oak Ridge Umile, “che ci si aspettava di più dalle nostre tecnologie informatiche. Quantum non soddisfare questa aspettativa al momento. E ‘ troppo sperimentale, per essere usata in questo modo. Penso che vedremo la pressione sociale per questa tecnologia per davvero pagare e diventare utile, per spingere i disegni in quella direzione. La gente alla fine vogliono accedere a questi sistemi, e che creerà una domanda per la realizzazione di interfacce più accessibile. E che alla fine si evolvono nel tempo in alcuni tipi di interfacce di estratto di unico quantum funzioni”.

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Quantum computing di ricerca è, e continuerà ad essere finanziato da investimenti per il suo futuro, non solo come un grabber titolo ma di un comune senso la tecnologia. E ‘ lo stesso paradosso temporale ciclica in giro di nuovo: È il progetto di un valore pratico, alla fine, che fondi la sua fase sperimentale all’inizio. Se la tecnologia non riesce a trovare un modo per mappare spazio di Hilbert su un mondo reale, quindi QC può ancora diventare il capo supremo di un’isola a sé stante.

Per saperne di più — Dalla CBS Interactive Network

All’interno di Azure Quantistica: Microsoft prevede di consegnare quantum di risorse per gli sviluppatori di James Sanders, TechRepublic che Cosa è l’informatica quantistica? La comprensione del come, quando e perché di computer quantistici da Scott M. Fulton, III, ZDNet Quantistica come un servizio, Come prodotto-ize un buco nello spazio e nel tempo da Scott M. Fulton, III, ZDNet Scala

Altrove

Google ha raggiungere quantum supremazia o no? da Jerry Bowles, Diginomica Quantum Computing difficile Decollo della Commercializzazione da Joab Jackson, Il Nuovo Stack Perché ho Chiamato “Quantum Supremazia’ da Dr. John Preskill, Quanta Magazine

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