Ipinaliwanag: Ano ang quantum supremacy?

Ang quantum supremacy ay isang milestone na matagal nang hinahangad sa computing, at ngayon ay inanunsyo ng Google na naabot na ito. Isang pagtingin sa agham sa likod ng konsepto, at kung ano talaga ang nakamit at kung magkano ang natitira.

Isang bahagi ng Quantum Computer ng Google sa lab ng Santa Barbara, California, US. (Larawan sa pamamagitan ng Reuters)

Sa linggong ito, inihayag ng Google na nakamit nito ang isang pambihirang tagumpay na tinatawag quantum supremacy sa computing. Ano ang ibig sabihin nito, at bakit ito mahalaga?

Kaya, ano ang quantum supremacy?

Ito ay isang terminong iminungkahi noong 2012 ni John Preskill, propesor ng teoretikal na pisika sa California Institute of Technology. Inilalarawan nito ang punto kung saan nagagawa ng mga quantum computer ang mga bagay na hindi nagagawa ng mga classical na computer. Sa kaso ng Google, ang mga mananaliksik sa Unibersidad ng California, Santa Barbara ay nag-claim na nakagawa sila ng isang processor na tumagal ng 200 segundo upang makagawa ng isang pagkalkula na kukuha ng isang klasikal na computer ng 10,000 taon.

Ngunit ano ang isang quantum computer?

Gumagana ang aming tradisyonal na mga computer batay sa mga batas ng klasikal na pisika, partikular sa pamamagitan ng paggamit ng daloy ng kuryente. Ang isang quantum computer, sa kabilang banda, ay naglalayong samantalahin ang mga batas na namamahala sa pag-uugali ng mga atomo at mga subatomic na particle. Sa napakaliit na sukat na iyon, maraming mga batas ng klasikal na pisika ang tumigil sa paglalapat, at ang mga natatanging batas ng quantum physics ay naglaro.

Ang pagbuo ng naturang computer ay naging layunin ng mga siyentipiko sa loob ng halos apat na dekada. Noong 1981, isinulat ng physicist na si Richard Feynman: Para sa akin, ang pagsisikap na humanap ng computer simulation ng physics ay isang mahusay na programa na dapat sundin... Ang kalikasan ay hindi klasiko... at kung gusto mong gumawa ng simulation ng Kalikasan, mas mabuti na gawin itong quantum mechanical, at sa pamamagitan ng golly ito ay isang kahanga-hangang problema, dahil hindi ito mukhang napakadali.

Ano ang pagkakaiba ng gayong simulation?

Ito ay tungkol sa bilis ng pagproseso. Tingnan natin kung paano pinoproseso ng isang klasikal na computer ang impormasyon. Ang mga piraso ng impormasyon ay iniimbak bilang alinman sa 0 o 1. Ang bawat string ng naturang mga digit (bitstrings) ay kumakatawan sa isang natatanging karakter o pagtuturo; halimbawa, ang 01100001 ay kumakatawan sa lowercase na a.

Sa isang quantum computer, ang impormasyon ay naka-imbak sa quantum bits, o qubits. At ang isang qubit ay maaaring parehong 0 at 1 sa parehong oras. Ang quantum physics ay nagsasangkot ng mga konsepto na kahit ang mga physicist ay naglalarawan bilang kakaiba. Hindi tulad ng klasikal na pisika, kung saan ang isang bagay ay maaaring umiral sa isang lugar sa isang pagkakataon, tinitingnan ng quantum physics ang mga probabilidad ng isang bagay na nasa iba't ibang mga punto. Ang pag-iral sa maraming estado ay tinatawag na superposisyon, at ang mga ugnayan sa pagitan ng mga estadong ito ay tinatawag na entanglement.

Kung mas mataas ang bilang ng mga qubit, mas mataas ang dami ng impormasyong nakaimbak sa kanila. Kung ikukumpara sa impormasyong nakaimbak sa parehong bilang ng mga bit, ang impormasyon sa mga qubit ay tumataas nang husto. Iyan ang dahilan kung bakit napakalakas ng isang quantum computer. Gayunpaman, tulad ng isinulat ng Preskill ng Caltech noong 2012, ang pagbuo ng maaasahang quantum hardware ay mahirap dahil sa kahirapan ng tumpak na pagkontrol sa mga quantum system.

Sundar Pichai kasama ang isa sa Quantum Computers ng Google sa lab ng Santa Barbara, California, US. (Larawan sa pamamagitan ng Reuters)

Iyan ba ang nakamit ng Google?

Ipinakita ng mga mananaliksik kung ano ang kaya ng isang quantum computer. Nagtayo sila ng arkitektura ng 54 qubits gamit ang Sycamore, ang quantum computer ng Google. Habang ang isa sa mga ito ay hindi gumanap, ang iba pang 53 qubits ay nasangkot sa isang superposisyon na estado.

Ang koponan ay binubuo ng isang random na pagkakasunud-sunod ng tungkol sa 1,000 mga operasyon. Sa tuwing pinapatakbo nila ang random na algorithm na ito, gagawa ang quantum computer ng bitstring.

Ngayon, ang ilang bitstring ay mas malamang na mangyari kaysa sa iba, at posibleng matukoy kung alin ang mas malamang. Gayunpaman, kung mas kumplikado ang random na quantum circuit, mas mahirap para sa isang klasikal na computer na tukuyin ang mas malamang na mga bitstrings — at ang kahirapan ay lumaki nang husto. Nakamit ang supremacy nang ipakita nila na ang quantum processor ay tumagal lamang ng 200 segundo upang makalkula ang isang sobrang kumplikadong random na algorithm, habang ang pinakamabilis na supercomputer ay tumagal ng 10,000 taon, sinabi ng Google sa isang email.

Basahin din ang | Quantum supremacy sa computing: Tapos na ang pagsubok, malayo ang paggamit ng real-world

Kaya, ano ang mabuting naidudulot nito?

Wala, sa abot ng praktikal na aplikasyon ay nababahala. Ang gawaing ginawa ay hindi sobrang mahalaga para sa milestone na ito; ito ay higit pa tungkol sa katotohanan na ang milestone ay nangyari sa unang lugar, sinabi ng email mula sa Google. Binanggit nito ang magkapatid na Wright bilang isang pagkakatulad: Para ipakita nila na posible ang aviation, hindi mahalaga kung saan patungo ang eroplano, kung saan ito lumipad at lumapag, ngunit nagawa nitong lumipad.

Kumbinsido ba ang lahat?

Pinagtatalunan ng IBM ang paninindigan ng Google na ang pagkalkula ng quantum nito ay hindi maaaring gawin ng isang tradisyonal na computer. Sa isang post sa blog, sinabi ng IBM na ang pagkalkula na inilarawan ng mga mananaliksik ng Google ay maaaring makamit ng isang umiiral na computer sa loob ng wala pang dalawa-at-kalahating araw, hindi 10,000 taon.

Hindi sinasadya, ang IBM mismo ay nag-claim ng isang pambihirang tagumpay sa pagkalkula ng kabuuan noong Huwebes. Ang mga mananaliksik nito ay gumawa ng isang pambihirang tagumpay sa pagkontrol sa dami ng pag-uugali ng mga indibidwal na atom, na nagpapakita ng maraming nalalaman na bagong bloke ng gusali para sa quantum computation, sinabi ng IBM sa website nito. Ang papel ay nai-publish sa journal Science. Lumilitaw ang pananaliksik ng Google sa Kalikasan.

Huwag palampasin mula sa Explained | Dushyant Chautala: Matanda na lampas sa kanyang edad, ang 31 taong gulang na 'buddha' na ito ay kumokonekta sa lahat

Anong sunod?

Ang mga siyentipiko ay naghahanap upang mapabuti ang kanilang trabaho, kabilang ang pag-detect at pag-aayos ng mga error. Ang Unibersidad ng California, Santa Barbara ay nabanggit na ang pananaliksik ay nakamit na ang isang tunay na tool para sa pagbuo ng mga random na numero. Maaaring maging kapaki-pakinabang ang mga random na numero sa iba't ibang larangan — kabilang ang pagprotekta sa mga naka-encrypt na key para sa pag-decryption, na maaaring maging isang potensyal na mahirap na isyu para sa mga pamahalaan.

Ang mga quantum computer ay maaaring magresulta sa isang araw ng malaking pag-unlad sa pananaliksik at teknolohiya sa agham. Kabilang sa mga lugar na nakatayo upang makakuha ng artificial intelligence, at mga bagong therapy sa gamot. Ang lahat ng iyon, gayunpaman, ay malayo.

Ibahagi Sa Iyong Mga Kaibigan: