מדענים מבטלים את תביעת היתרון הקוונטי של גוגל באמצעות מחשב קונבנציונלי

כשגוגל הכריזה שהמחשב הקוונטי שלה פתר בעיה מעבר ל יכולת של מחשב העל החזק ביותר, זה היה ציון דרך עבור התעשייה. אבל חוקרים סיניים הראו כעת שהם יכולים לפתור את אותו בעיה במחשב על רגיל תוך שניות.

ההבטחה האולטימטיבית של הקוונטים מחשוב is היכולת שלה לבצע פעולות חישוביות מסוימות הרבה יותר מהר ממכונות קלאסיות, או אפילו לפתור בעיות שבעצם בלתי אפשרי לפיצוח באמצעות גישות מסורתיות.

עם זאת, התחום עדיין בהתהוות, והמכשירים של היום קטנים מדי מכדי שיוכלו לעבוד על אתגרים בעולם האמיתי. אבל במאמץ להוכיח שהתחום מתקדם, מפתחי מעבדים קוונטיים היו להוטים למצוא בעיות שאולי אין להן שימוש מעשי רב, אבל יכולות להוכיח את המהירות הפוטנציאלית שהטכנולוגיה שלהם מסוגלת לה.

גוגל עשתה פריצת דרך משמעותית בחזית זו בשנת 2019 כאשר טענה שזה מעבד השקמה פתר בעיה שתיקח למחשב-על 10,000 שנים ב-200 שניות בלבד. הבעיה טופלה לטובתם, שכן היא כללה בעצם הדמיית הפלט של המעבד שלהם, אבל על ידי כך שהראו שמחשב קלאסי ייאבק הם יכלו לטעון ל"עליונות קוונטית", הידועה יותר בשם "יתרון קוונטי" כיום.

אבל עכשיו חוקרים בסנטריש פצח את אותה בעיה תוך 15 שעות בלבד באמצעות sעיצוב אלגוריתמי חכם ומחשב בינוני גדול. לפי החישובים שלהם, זה ייקח רק כמה עשרות שניות אם תהיה להם גישה למחשבי-על בגודל מלא.

האתגר שהציבה גוגל היה לדמות את המעבד שלה שפועל פחות או יותר כמחולל מספרים אקראיים. ההבדל היחיד היה שהם חזרו על האלגוריתם מיליוני פעמים, ובשל אופי האלגוריתם, אמורה להופיע דפוס מסוים במספרים האקראיים שירקו החוצה.

הדמיה של זה במחשב קלאסי אמור להיות קשה במהירות ככל שגודל המעבד גדל, מכיוון שכמות המידע המקודד גדלה באופן אקספוננציאלי עם כל קיוביט נוסף. באמצעות גישות קונבנציונליות כדי לפתור בעיה זו, גוגל חזתה שייקח 10,000 שנים כדי לדמות את מעבד ה-53 קיוביטים שלה.

הצוות מהמכון לפיזיקה תיאורטית באקדמיה הסינית למדעים קיבל aלעקוף זאת על ידי עיבוד מחדש של המתמטיקה הבסיסית ששימשה לפתרון הבעיה. הם ייצגו את המעבד כרשת תלת ממדית של אובייקטים מתמטיים הנקראים טנסורים המייצגים את השערים הלוגיים בין 3 הקיוביטים. רשת זו חזרה על עצמה על פני 53 שכבות, שנועדו לייצג את 20 המחזורים שהאלגוריתם הקוונטי עובר לפני קריאת הפלט של המעבד.

היתרון בשימוש בטנזורים הוא שמעבדי GPU, השבבים שהניעו את מהפכת הלמידה העמוקה, מסוגלים לעבד אותם מהר מאוד במקביל. החוקרים גם ניצלו את העובדה שהחישובים של גוגל על ​​השקמה לא היו מדויקים במיוחד, והשיגו נאמנות של 0.2 אחוז בלבד. זה איפשר להם להקריב חלק מהדיוק של הסימולציה שלהם כדי להגביר את המהירות שלה, מה שהם עשו על ידי הסרת חלק מהקשרים בין קיוביטים.

התוצאה הייתה שהם הצליחו לדמות את הפלט של מעבד השקמה לנאמנות של 0.37 אחוז תוך 15 שעות בלבד ב-512 GPUs - כוח עיבוד נמוך משמעותית מרוב מחשבי העל המובילים. מאמר המתאר את התוצאות נמצא כעת בדפוס ב- מכתבי סקירה פיזית, אבל לא ביקורת עמיתיםed טרום-דפוס שוחרר בנובמבר האחרון.

אמנם התוצאה פוצצת מעט את בועת העליונות הקוונטית של גוגל, במייל אל מדע, ציינה החברה כי היא חזתה שאלגוריתמים קלאסיים ישתפרו במאמר 2019 שלה. אבל הם מוסיפים שהם לא חושבים שהם יצליחו לעמוד בקצב העליות האקספוננציאליות בביצועים של מחשבים קוונטיים לאורך זמן.

זה לא ניסוי העליונות הקוונטית היחיד שיש לבטל. בשנת 2020, סיני נבחרת טענו כי בעיה שהמחשב הקוונטי שלהם יכול לפתור תוך 200 שניותnds ייקח למחשב-על 2.5 מיליארד שנים, אבל בינואר הראו חוקרים שזה ייקח למעשה רק 73 ימים.

למרות שזה לא שולל את ההתקדמות הנעשית בתחום, מקהלה גדלה והולכת של חוקרים טוענת שהעמדת מכונות קוונטיות ומכונות קלאסיות זו מול זו על סוגים אלה של בעיות חישוביות מופשטות לא באמת נותנת תחושה ברורה של היכן נמצאת הטכנולוגיה. at.

המבחן האמיתי, הם אומרים, יהיה כאשר מחשבים קוונטיים מסוגלים לפתור בעיות בעולם האמיתי מהר יותר וביעילות רבה יותר מאשר אלה הקלאסיים. וזה נראה כאילו זה עדיין רחוק.

זיכוי תמונה: Google