Компьютер Google Sycamore достиг квантового превосходства

В среду 23 октября ученые заявили, что достигли почти мифического состояния вычислительной техники, в котором новое поколение компьютеров значительно превосходит самый быстрый суперкомпьютер в мире, известное как «квантовое превосходство».

Команда экспертов, работающих на машине Google Sycamore, говорит, что их квантовая система выполнила вычисление за 200 секунд, на выполнение которого классическому компьютеру потребовалось бы 10000 лет.

Конкурентная команда из IBM уже выразила скептицизм по поводу заявления.

Но если его проверить и использовать, устройство Google может превратить даже самые мощные суперкомпьютеры в мире, способные выполнять тысячи триллионов вычислений в секунду, в устаревшие машины начала 1990-х годов.

Обычные компьютеры, даже самые быстрые, работают в двоичном режиме: они выполняют задачи, используя крошечные фрагменты данных, известные как биты, которые всегда равны 1 или 0. Но фрагменты данных на квантовом компьютере, называемые кубитами, могут быть одновременно равны 1 и 0.

Это свойство, известное как суперпозиция, означает, что квантовый компьютер, состоящий из нескольких кубитов, может одновременно обрабатывать огромное количество потенциальных результатов.

Компьютер использует некоторые из самых ошеломляющих аспектов квантовой механики, включая явление, известное как «запутывание», при котором два члена пары бит могут существовать в одном состоянии, даже если они находятся далеко друг от друга.

Следовательно, добавление дополнительных кубитов приводит к экспоненциальному увеличению вычислительной мощности.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, международная команда ученых разработала квантовый процессор Sycamore, состоящий из 54 кубитов, связанных между собой.

Они использовали машину для выполнения задачи, связанной с генерацией случайных чисел. Sycamore решил задачу всего за 200 секунд, при этом процесс на обычной машине занял бы 10 000 лет — иными словами, Sycamore оказался в несколько сотен миллионов раз быстрее.

Генеральный директор Google Сундар Пичаи приветствовал результат как коренное изменение в вычислительной технике.

«Для тех из нас, кто работает в области науки и техники, это тот момент которого мы так долго ждали — самая значимая веха на сегодняшний день в стремлении сделать квантовые вычисления реальностью», — написал он в своем блоге.

Джон Мартинис из Google AI и автор исследования сказал журналистам, что его коллеги «взволнованы, что мы можем начать говорить» об их открытии.

«Физика была права … Физики думали, что это сработает, они верили в квантовую физику … и технологические компании теперь увидят, что эта технология намного ближе к нам, чем они думали», — сказал он.

Однако специалисты (и конкуренты) из IBM утверждают, что современному суперкомпьютеру, который соответствовал бы производительности Sycamore, понадобилось бы два с половиной года использования самых совершенных традиционных процессоров для решения этой задачи.

«Поскольку первоначальный смысл термина «квантовое превосходство» заключался в описании точки, в которой квантовые компьютеры могут делать то, чего не могут классические компьютеры, этот порог не был достигнут», — написали они в своем блоге.

Quantum supremacy using a programmable superconducting processor, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1666-5 , https://nature.com/articles/s41586-019-1666-5