Sisu
- Millised kvantarvutid sobivad
- Mida tähendab kvant ülemvõim turvalisuse jaoks?
- Küsimused Google'i kvant ülimuslikkuse nõuete kohta
Eelmisel nädalal väitsid Google'i teadlased, et jõudsid ajalehes ilmunud artikli kohaselt "kvantülemuseni" Financial Times. Enne eemaldamist postitati Google'i paber lühidalt NASA veebisaidile. Selles väidavad teadlased, et on edestanud tänapäeva võimsaimat klassikalist superarvutit - nimega Summit - omaenda kvantarvutiga.
Seda nimetatakse kvantülemuseks - teisisõnu, kui kvantarvuti osutub antud ülesande täitmisel kiiremaks kui klassikaline arvuti. Paberi kohaselt suudab Google'i 53-kbitise Sycamore'i süsteemi see konkreetne arvutus lõpule viia kolme minuti ja 20 sekundiga. Summiti superarvutil kuluks sama funktsiooni täitmiseks umbes 10 000 aastat.
Kvantilisele ülimuslikkusele jõudmist ennustati algselt 2017. aasta lõpuks. Google'i 72-bbitise Bristlecone'i arvuti (ülal pildil) osutus piisavalt raskeks piisava täpsusega juhtimiseks. Läbimurre tuleb hoopis väiksema, 53-kbitise Sycamore süsteemi abil.
Millised kvantarvutid sobivad
Erinevalt tavapärastest arvutitest, mis töötavad bittidena kas 1 või 0, kasutavad kvantarvutid väärtuste salvestamiseks “juppe”. Kvbit ehk kvantbit on kahe olekuga kvantmehaaniline süsteem. Sellel on salapärane omadus, kui ta suudab korraga hoida nii 1 kui ka 0 olekut. Mõõtmisel see seisund aga variseb.
Kvantarvutid on ehitatud klassikaliste arvutitega sarnaste riistvaraväravate abil, matemaatiliste funktsioonide jaoks kasutatakse NOT ja AND värava ekvivalente. Kuid kvantväljundid on olemuselt tõenäosuslikud, st nende täpsust tuleb kontrollida ja viga tuleb parandada. Te ei saa ka kvantarvutusest osa pealt vaadata, ilma et väljundit rikuksite, kuna tegemist on superpositsiooniga.
Superpositsioon ja tõenäosus on võtmed, mis teevad kvantarvutitest teatud matemaatiliste ülesannete jaoks kasuliku. Järjestuste arvu suurendamine võimaldab miljonite võimaluste arvutamist peaaegu koheselt. Kasutamine hõlmab tohutute arvude faktooringut, Fourier-teisenduste arvutamist ja lineaarvõrrandite lahendamist. Kvantarvutid on oma olemuselt väga spetsialiseerunud. Tegelikult ei ole need paljudele põhiarvestustele head, mida meie pihuarvutid iga päev teostavad.
Mida tähendab kvant ülemvõim turvalisuse jaoks?
Nii veider kui kvantarvutid kõlavad, on neil teatud andmetöötluse valdkondades väga huvitavad rakendused - eriti nendes, mis hõlmavad korduvaid ja keerulisi matemaatilisi operatsioone, näiteks meteoroloogia, keemia ja füüsika modelleerimine ning krüptograafia.
See viimane vuristab sageli inimesi. Kvantarvutid suudavad korraga läbi käia nii palju matemaatilisi permutatsioone ja teoreetiliselt peavad nad murdosa ajast võtma praeguste arvutite üldised krüptimisstandardid. Ainult päevad või tunnid, mitte mitu elu. Väga tundliku teabe jaoks võib ühel päeval vaja minna uusi krüptoprotokolle, et kvantarvutid ei saaks neid lõhendada.
Krüpteerimisstandardeid tuleb täiustada pärast kommertskvantarvuteid.
Samuti kasutatakse sarnaseid algoritme praegusel krüptovaluuta turul rahakottide turvamiseks ja tehingute õiguspärasuse kontrollimiseks. Pole mingit märki sellest, et isegi Google'i arvuti suudab neid krüptimistüüpe hävitada. Kuid kvantarvutusvõimsuse eksponentsiaalse kasvu oht muudab selle lähiaastatel selgeks võimaluseks.
Õnneks on kvantarvutid veel kaugel sellest, et need oleks majanduslikult tasuvad. Need on alles väljatöötamisjärgus ja neid kasutatakse palju tõenäolisemalt uuringuteks kui avalike paroolide purustamiseks. Mõlemal juhul peavad krüptimisstandardid paranema, et lähitulevikus krakkimise elujõulisust ära hoida ja ära hoida.
Küsimused Google'i kvant ülimuslikkuse nõuete kohta
Ehkki Google väidab, et olulise läbimurrena on kvantülemus, on mõned tema konkurendid vähem veendunud saavutuse eelistes. Mõiste „kvantülemus“ viitab sellele, et kvantarvutid on nüüd võimsamad ja kasulikud kui klassikalised arvutid, kuid see on kindlasti vaieldav väide.
IBMi (kvantarvutusruumi peamine konkurent) uuringujuht Dario Gil nimetas Google'i väiteid "lihtsalt valesti". Gil märgib, et uurimistöö on lihtsalt "laboratoorne eksperiment, mille eesmärk on sisuliselt - ja peaaegu kindlasti ainult - ühe rakendamine. väga spetsiifiline kvantproovide võtmise protseduur ilma praktiliste rakendusteta. ”Teisisõnu keskendub Google'i uurimistöö väga kitsale andmetöötluse tüübile, mis paljastab vähe arvuti laiemaid võimalusi.
Kvantülemus - kui kvantarvuti edestab antud ülesande jaoks klassikalist arvutit.
Kuid IBMi endine tegevjuht Chad Rigetti nimetas seda kuulutust suureks hetkeks inimestele ja teadusele. Lõuna-California ülikooli inseneriprofessor Daniel Lidar märkis Google'i läbimurde ulatust. Ettevõte on vähendanud qubit-häireid - nn crosstalk - vähendades oluliselt arvuti veamäära võrreldes tema konkurendiga.
See tähendab, et Google saab tänu väiksematele vigade tulemustele nüüd oma kvantarvutite suurust suurendada. Rohkem madala veaga viktereid suurendab hüppeliselt potentsiaalselt kvantarvutite töötlemisvõimet, muutes need keerukate probleemide lahendamiseks palju elujõulisemaks. Kuid ka programmeeritavuse osas tuleb veel palju ära teha.
Lõppkokkuvõttes on kvantarvutid kasulikud ainult piiratud hulga ülesannete jaoks. Nende ehitamine, käitamine ja programmeerimine on kallis. See keerukus tähendab, et neid kasutatakse kunagi väga säästlikult väga konkreetsete ülesannete jaoks. Kuigi see ei vähenda Google'i kvantülema üldeesmärki ja tõsiasja, et kvantarvutused näevad igal aastal üha elujõulisemad.
