Hvad Googles kvanteherredømme betyder for fremtidens computere

For første gang nogensinde, en kvantecomputer har udført en beregningsopgave, som i det væsentlige ville være umulig for en konventionel computer at udføre, ifølge et team fra Google.

Forskere og ingeniører fra virksomhedens laboratorium i Santa Barbara annoncerede milepælen i en rapport offentliggjort onsdag i tidsskriftet Natur . De sagde, at deres maskine var i stand til at afslutte sit job på kun 200 sekunder - og at verdens mest kraftfulde supercomputere ville have brug for 10, 000 år til at udføre den samme opgave.

Selve opgaven, som involverede at udføre en tilfældigt udvalgt sekvens af instruktioner, har ingen særlige praktiske anvendelser. Men eksperter siger, at præstationen stadig er vigtig som en demonstration af det fremtidige løfte om kvanteberegning.

William Oliver fra MIT sammenlignede bedriften med Wright-brødrenes første vellykkede flyvning. "Det er, hvad begivenheden repræsenterede, snarere end hvad den praktisk talt opnåede, det var altafgørende, " skrev han i en kommentar, der ledsagede undersøgelsen.

Googles videnskabsmænd hylder præstationen som den første demonstration af, hvad der er kendt som "kvanteoverherredømme". Udtrykket blev opfundet i 2012 af John Preskill, en teoretisk fysiker ved Caltech, at beskrive det punkt, hvor kvantecomputere kan gøre ting, som klassiske computere simpelthen ikke kan.

Ikke alle er enige i, at Googles meddelelse repræsenterer ægte kvanteoverherredømme. Dataloger hos IBM har imødegået, at deres mest kraftfulde supercomputer, kaldet topmøde, kunne udføre den samme opgave på 2,5 dage i stedet for 10, 000 år.

Stadig, Googles succes er et bemærkelsesværdigt springbræt på, hvad der sandsynligvis vil blive en lang og snoet vej til kvanteoverherredømme, sagde Preskill.

"Det vil ikke ændre noget fra den ene dag til den anden, men det er væsentligt, at kvantecomputere nu er på det stadie, at i det mindste på nogle arenaer, de kan overgå de bedste computere på jorden, " han sagde.

Preskill talte med The Los Angeles Times om, hvor kvantecomputere står i dag, og hvilke typer store problemer det kan hjælpe os med at løse i fremtiden.

Men vær opmærksom:Dette er helt ny teknologi med en hel masse ubekendte.

Q:Hvordan blev du interesseret i kvantecomputere?

A:Omkring midten af ​​1990'erne blev det opdaget, at hvis du havde en kvantecomputer, du ville være i stand til at løse nogle virkelig svære problemer. Den, der lavede det største sprøjt, var, at du ville være i stand til at bryde udbredte kryptosystemer, der blev betragtet som ubrydelige, fordi de krævede en for hård beregning.

Jeg troede, at det var det mest interessante, jeg nogensinde havde hørt – denne idé om, at om man kan løse et problem eller ej, afhænger af, om verden er beskrevet af kvantemekanik i stedet for almindelig klassisk fysik.

Q:Hvordan adskiller en kvantecomputer sig fra en konventionel computer?

A:Det sprog, som klassiske computere taler, handler om at manipulere strenge af nuller og ettaller, men kvantefysikkens sprog er helt anderledes. Dette er mere en metafor end en teknisk præcis udsagn, men i en kvantecomputer har du en qubit, som kan være 0 og 1 på samme tid. Det er en måde at beskrive, hvordan de taler et helt andet sprog.

Det potentielle løfte ved kvanteberegning er, at en kvantecomputer gør noget, som vi aldrig kunne gøre med almindelige digitale computere. Og om vi kan gøre det til noget brugbart er i høj grad et emne for aktuel forskning.

Spørgsmål:Hvilken slags problemer skal du have en kvantecomputer til at løse?

A:Der, hvor applikationerne er mest oplagte, er, når vi vil finde ud af, hvordan et eller andet stort kvantesystem kommer til at opføre sig. For eksempel, kemikere forsøger at beskrive meget præcist, hvad der sker, når du forsøger at bygge et stort molekyle.

De prøver at sætte det på computeren, men når molekylet bliver stort, er det bare for svært, fordi kvantemekanikken er virkelig vigtig i et molekyle, og du kan bare ikke beskrive, hvad den laver i form af almindelige bits. Men på en kvantecomputer, du kan godt beskrive det.

Sp.:Har det applikationer fra den virkelige verden?

A:Vi tror, ​​at der i kvantekemi vil være en stor indflydelse, hvilket kunne være vigtigt i landbruget og menneskers sundhed. Det kunne hjælpe med udviklingen af ​​nye lægemidler, nye energikilder, nye måder at indsamle solenergi på, og nye materialer.

Det kan være et stykke hen ad vejen, men det er en del af det, der gør folk begejstrede for de potentielle applikationer.

Spørgsmål:Bruger videnskabsmænd i øjeblikket kvantecomputere til at løse problemer?

A:Folk eksperimenterer, men der er ikke noget spektakulært at rapportere i den retning endnu. Jeg tror ikke, at nogen har gjort noget med en kvantecomputer hidtil, at man ikke kunne gøre det meget bedre med eksisterende digitale, klassiske computere.

Men folk er lidt ved at opruste, regner med at teknologien vil modnes, og de vil gerne være klar. Præcis når vi vil se reel økonomisk effekt fra kvanteberegning, ingen ved det rigtigt.

Q:Hvad fik dig til at finde på udtrykket "kvanteoverherredømme" i 2012?

A:Jeg foreslog dette udtryk og tænkte, at vi skulle tage til efterretning, at der sker noget særligt i teknologiens historie. Efterhånden som kvanteberegningen udvikler sig, vi vil nå det punkt, hvor vi gør ting med kvantecomputere, som vi tror går ud over, hvad vi kan gøre med nuværende eller forudsigelige digitale computere.

Q:Men ikke alle kan lide det udtryk, ret?

A:Nogle mennesker mener, at det hyper den nuværende teknologis tilstand for meget, og at det nærer uberettigede eller urealistiske forventninger til, hvad de kortsigtede implikationer vil være.

Jeg forstår den bekymring. Vi ønsker ikke at overkræve. Google har denne maskine, men om det kan gøre noget nyttigt, som nogen bekymrer sig om i løbet af de næste par år - ingen ved.

Vi er i en æra, hvor vi har denne kraftfulde enhed og ikke ved, hvad vi skal gøre med den. Vi skal eksperimentere med det og prøve forskellige ting. Vi må køre den rundt om blokken og se, hvad vi kan gøre.

Q:Vil du sige, at Googles meddelelse er en stor sag?

A:Det afhænger af, hvad du synes er en stor sag. Jeg vil sige, at det er et trinvis skridt, men vi kan lige så godt læne os tilbage og nyde det som en indikation af, at teknologien inden for kvantecomputere marcherer fremad, og vi er ved at nå det punkt, hvor vi potentielt kan gøre ting med kvantecomputere, som vi ikke kunne gøre med klassiske.

Q:Hvilke skridt skal der stadig tages for at kvantecomputere kan blive en realitet?

A:Flere qubits, mindre støj. Det vil gøre kvantecomputeren mere kraftfuld. Formentlig, begge disse vil fortsætte med at ske.

Spørgsmål:Nogle tanker om, hvornår kvantecomputere kan blive mere nyttige?

A:Det kan være årtier, men ingen kan sige det med sikkerhed. Der er mange forskellige ideer derude, og med et gennembrud, teknologien kunne tage fart.

Q:Tror du, at kvanteberegning en dag vil være standarden?

A:Baseret på vores nuværende forståelse, Jeg tror, ​​kvantecomputere vil have meget specialiserede applikationer. Men vi kan ikke med sikkerhed sige, hvor vidtrækkende de vil være. Det virker usandsynligt, at du vil lave din e-mail på en kvantecomputer.

Men det er faktisk ikke så tosset at sige, at i fremtiden, vi har måske et kvanteinternet, som sender kvanteinformation rundt, fordi det kunne have fordele for kryptering. Det er meget svært at aflytte information, der er kodet i kvantetilstande. Om det vil ske eller ej, ingen er rigtig sikker.

(Dette interview er blevet redigeret for længde og klarhed.)

©2019 Los Angeles Times
Distribueret af Tribune Content Agency, LLC.