גוגל פשוט עשתה קפיצת מדרגה במדעי המחשב. באמצעות מחשב קוונטי חדיש של החברה, המכונה Sycamore, גוגל טענה "עליונות קוונטית" על מחשבי העל החזקים בעולם על ידי פתרון של בעיה שנחשבת בלתי אפשרית כמעט למכונות רגילות.
מחשב הקוונטים השלים את החישוב המורכב תוך 200 שניות. אותו חישוב ייקח אפילו למחשבי-העל החזקים ביותר בערך 10,000 שנה, כך כתב צוות החוקרים, בראשות ג'ון מרטיניס, פיזיקאי ניסיוני מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה ברברה, במחקרם שפורסם ביום רביעי (23 באוקטובר) ב- כתב העת טבע.
בהצהרה אמר ברוקס פוקסן, חוקר סטודנטים לתארים מתקדמים במעבדה של מרטיניס, "סביר להניח שזמן הסימולציה הקלאסי, הנאמד כיום כ 10,000 שנים, יופחת על ידי שיפור חומרה ואלגוריתמים קלאסיים. "אבל מכיוון שאנחנו כרגע מהיר יותר מטרטריליון, אנו מרגישים בנוח להגיש טענה להישג זה", הוסיף והתייחס לעליונות מחשבי הקוונטים.
מחשבים קוונטיים מנצלים את הפיזיקה המטלטלת של מכניקת הקוונטים בכדי לפתור בעיות שיהיה קשה מאוד, אם לא בלתי אפשרי, למחשבים מבוססי מוליכים למחצה קלאסיים לפתור.
החישוב שגוגל בחרה לכבוש הוא המקבילה הקוונטית לייצור רשימה ארוכה מאוד של מספרים אקראיים ובדיקת הערכים שלהם פי מיליון. התוצאה היא פיתרון שאינו שימושי במיוחד מחוץ לעולם המכניקה הקוונטית, אך יש לו השלכות גדולות על כוח העיבוד של מכשיר.
חוזק בחוסר וודאות
מחשבים רגילים מבצעים חישובים באמצעות "ביטים" של מידע, שבדומה למתגי כיבוי או כיבוי, יכולים להתקיים רק בשני מצבים: 1 או 0. מחשבים קוונטיים משתמשים בסיביות קוונטיות, או "קווביטים", שיכולים להתקיים כשניהם 1 ו- 0 בו זמנית. התוצאה המוזרה הזו של מכניקת הקוונטים נקראת מצב סופרפוזיציה והיא המפתח ליתרון של המחשב הקוונטי על פני מחשבים קלאסיים.
לדוגמא, זוג ביטים יכולים לאחסן רק אחד מארבעה צירופי מצבים אפשריים (00, 01, 10 או 11) בכל זמן נתון. זוג קבצי ביט יכול לאחסן את כל ארבעת השילובים בו זמנית, מכיוון שכל קווביט מייצג את שני הערכים (0 ו -1) בו זמנית. אם אתה מוסיף qubits נוספים, כוח המחשב שלך גדל באופן אקספוננציאלי. שלוש קוויביט מאחסנות שמונה שילובים, ארבע קוביטס מאחסנות 16 וכן הלאה. המחשב החדש של גוגל עם 53 קילו ביט יכול לאחסן 253 ערכים, או יותר מ- 10,000,000,000,000,000 (10 רבע מיליון) שילובים. מספר זה נהיה מרשים עוד יותר כשמאפיין יסודי אחר וביזארי לא פחות של מכניקת הקוונטים נכנס לתכנית: מדינות סבוכות.
בתופעה המתוארת על ידי אלברט איינשטיין כ"פעולה מפחידה מרחוק ", יכולים חלקיקים שהיו אינטראקציה בשלב מסוים בזמן להסתבך. משמעות הדבר היא שמדידת מצב של חלקיק אחד מאפשרת לך לדעת בו זמנית את מצבו של האחר, ללא קשר למרחק בין החלקיקים. אם הקוויצ'יטים של מחשב קוונטי מסתבכים, ניתן למדוד את כולם בו זמנית.
המחשב הקוונטי של גוגל מורכב ממעגלים מיקרוסקופיים של מוליך-על המסתבכים 53 קילובייט במצב סופרפוזיציה מורכב. הקוויביטים הסבוכים מייצרים מספר אקראי בין אפס ל -253, אך בגלל הפרעות קוונטיות, מספרים אקראיים מופיעים יותר מאחרים. כאשר המחשב מודד את המספרים האקראיים הללו מיליוני פעמים, נוצר דפוס מהתפלגותם הלא אחידה.
"עבור מחשבים קלאסיים, קשה הרבה יותר לחשב את התוצאה של פעולות אלה, מכיוון שהיא מחייבת לחשב את ההסתברות להיות בכל אחד מ -253 המצבים האפשריים, שם ה- 53 מגיע ממספר הקביט - קנה המידה האקספוננציאלי הוא מדוע אנשים מעוניינים לעסוק במחשוב קוונטי מלכתחילה, "אמר פוקסן.
תוך ניצול התכונות המוזרות של הסתבכות קוונטית וסופרפוזיציה, המעבדה של מרטיניס הפיקה את דפוס ההפצה הזה באמצעות שבב השקמה תוך 200 שניות.
על הנייר קל להראות מדוע מחשב קוונטי יכול להעלות על ביצועים טובים יותר ממחשבים מסורתיים. הפגנת המשימה בעולם האמיתי הוא סיפור אחר. בעוד שמחשבים קלאסיים יכולים לערום מיליוני ביטים הפעלה במעבדים שלהם, מחשבים קוונטיים נאבקים בהיקף כמות הקביטים שהם יכולים לעבוד איתם. קוויביטים מסתבכים נעשים לא מסתבכים לאחר תקופות קצרות ורגישים לרעש ושגיאות.
למרות שהישג זה של גוגל הוא ללא ספק הישג בעולם המחשוב הקוונטי, התחום עדיין נמצא בחיתוליו ומחשבי הקוונטים המעשיים נותרו רחוקים באופק, אמרו החוקרים.
- תמונות: מספרים גדולים המגדירים את היקום
- 9 מספרים שהם קרירים יותר מאשר פי
- 8 דרכים בהן תוכלו לראות את תורת היחסות של איינשטיין בחיים האמיתיים
