Googles “kvantöverlägsenhet” tillskansat sig av forskare som använder en vanlig superdator – TechCrunch

fortfarande 2019, Google är stolta över att meddela De har uppnått vad kvantberäkningsforskare har sökt i åratal: bevis på att esoteriska tekniker kan överträffa traditionella. Men denna demonstration av “kvantöverhöghet” har ifrågasatts av forskare som hävdar att de ligger före Google på en relativt normal superdator.

För att vara tydlig, ingen säger att Google ljög eller förvrängde sitt arbete – den noggranna och banbrytande forskningen som ledde till tillkännagivandet av kvantöverhöghet 2019 är fortfarande mycket viktig. Men om detta nya papper är korrekt är kapplöpningen mellan klassisk och kvantberäkning fortfarande vem som helst.

Du kan Läs hela historien om hur Google tog kvantteorin till verklighet i den ursprungliga artikeln, men här är en mycket kort version. Kvantdatorer som Sycamore är fortfarande inte bättre än klassiska datorer, möjligen med undantag för en uppgift: att simulera en kvantdator.

Det låter som en cop-out, men poängen med kvantöverlägsenhet är att visa metodens lönsamhet genom att hitta till och med en mycket specifik och märklig uppgift som den kan utföra på även den snabbaste superdatorn. Eftersom det får Quantums fot i dörren för att utöka sitt bibliotek med uppgifter. Kanske kommer alla uppgifter så småningom att vara kvantsnabbare, men för Googles syften 2019 fanns det bara en, och de detaljerade hur och varför.

Nu har ett team från den kinesiska vetenskapsakademin under ledning av Pan Zhang publicerat en artikel som beskriver en ny teknik för att simulera en kvantdator (specifikt vissa brusmönster som den avger) som verkar ta en bråkdel av den tid som uppskattas klassiskt. Beräkna att göra detta 2019.

Jag är ingen expert på kvantberäkning eller professor i statistisk fysik, jag kan bara ge en allmän uppfattning om tekniken Zhang et al. Begagnade. De representerade problemet som ett stort 3D-nätverk av tensorer, de 53 qubitarna i Sycamore representerade av ett rutnät av noder som togs bort 20 gånger för att representera de 20 cyklerna som Sycamore-grindarna gick igenom under simuleringsprocessen. De matematiska förhållandena mellan dessa tensorer (var och en med sin egen uppsättning av sammankopplade vektorer) beräknades sedan med hjälp av ett kluster av 512 GPU:er.

En illustration av Zhangs papper som visar en visuell representation av 3D-tensormatrisen de använde för att simulera Sycamores kvantoperationer. Bildkrediter: Pan Zhang et al.

Googles ursprungliga papper uppskattade att det skulle ta cirka 10 000 år att köra en simulering i denna skala på den kraftfullaste superdatorn som fanns tillgänglig vid den tiden (Summit at Oak Ridge National Laboratory) – även om det för att vara tydligt var deras uppskattning på 54 qubits. 25 cykler; 53 qubits gör 20 är mycket mindre svårt, men de uppskattar att det fortfarande kommer att ta några år.

Zhangs grupp säger sig ha gjort det på 15 timmar. Och om de hade tillgång till en lämplig superdator som Summit skulle det kunna göras på några sekunder – snabbare än Sycamore. Deras arbete kommer att publiceras i tidskriften Physical Review Letters; Du kan läsa den här (PDF).

Dessa resultat har ännu inte testats fullständigt och replikerats av personer som är kunniga om sådana frågor, men det finns ingen anledning att tro att detta är något slags fel eller bluff. Till och med Google har erkänt att stafettpinnen kan skickas fram och tillbaka flera gånger innan överhögheten är fast etablerad, eftersom kvantdatorer är otroligt svåra att bygga och programmera samtidigt som klassiska datorer och deras mjukvara ständigt förbättras. (Andra i kvantvärlden var från början skeptiska till sina påståenden, men vissa är direkta konkurrenter.)

Google erbjöd följande kommentar som bekräftar framstegen här:

I vår artikel från 2019 sa vi att klassiska algoritmer skulle förbättras (i själva verket uppfann Google metoden som används här för att simulera en slumpmässig krets 2017, och 2018 och 2019 metoder för att byta ut trohet mot beräkningskostnad) – men slutsatsen är att kvanttekniken förbättras exponentiellt snabbare. Så vi tror inte att detta klassiska tillvägagångssätt kan upprätthålla kvantkretsar 2022 och framåt, trots betydande förbättringar under de senaste åren.

Som kvantforskare vid University of Maryland Dominic Hangleiter Vetenskapen berättade för honomDet här är inte ett svart öga för Google eller ett knock-out-slag för kvantitet i allmänhet: “Googles experiment gjorde vad det hade för avsikt att göra, starta det här loppet.”

Google kan svara med nya egna påståenden – det står inte heller stilla. Men det faktum att det till och med är konkurrenskraftigt är goda nyheter för alla inblandade; Det här är ett spännande område för datoranvändning, och arbete som Googles och Zhangs fortsätter att höja ribban för alla.

Leave a Comment