Google и IBM становятся непримиримыми противниками в квантовых вычислениях

Фото: ShutterStock
ГЛАВНАЯ / Новости науки

Москва, 28.06.2022, 17:41:57, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

На днях Google объявила, что достигла «квантового превосходства». Ее главный конкурент в области квантовых вычислений, IBM, сказала, что это не так. Разногласие зависит от того, что на самом деле означает этот термин.

Технический гигант объявил, что достиг долгожданного рубежа, известного как «квантовое превосходство» — момент водораздела, в котором квантовый компьютер выполняет вычисления, с которыми не может сравниться ни один обычный компьютер. В новой статье в Nature, Google описал именно такой подвиг, совершенный на их современной квантовой машине с кодовым названием «Sycamore». Хотя квантовые компьютеры еще не достигли такой стадии, когда смогут настолько же полезными, как обычные компьютеры, этот результат демонстрирует, что они имеют неотъемлемое преимущество перед обычными компьютерами для некоторых задач.

IBM, главный конкурент Google по квантовым вычислениям утверждает, что порог квантового превосходства еще не преодолен. В документе, опубликованном в понедельник в Интернете, IBM предоставила доказательства того, что самый мощный суперкомпьютер в мире может почти не отставать от новой квантовой машины Google. В результате IBM утверждала, что претензия Google должна рассматриваться «с большой долей скептицизма».

Этот эпизод напоминает нам, что не все научные революции совершаются как раскат грома, и что квантовое превосходство, в частности, включает в себя больше нюансов, чем вписывается в заголовок.

Квантовые компьютеры разрабатывались десятилетиями. В то время как обычные или классические компьютеры выполняют вычисления, используя биты — 1 и 0, квантовые компьютеры кодируют информацию, используя квантовые биты или кубиты, которые ведут себя согласно странным правилам квантовой механики. Квантовые компьютеры стремятся использовать эти возможности для быстрого выполнения вычислений, выходящих далеко за пределы возможностей любого обычного компьютера. Но в течение многих лет квантовые компьютеры изо всех сил пытались соответствовать вычислительной мощности портативного калькулятора.

В 2012 году Джон Прекилл, физик-теоретик из Калифорнийского технологического института, придумал фразу «квантовое превосходство», чтобы описать момент, когда квантовый компьютер превосходит даже самый лучший суперкомпьютер. Термин завоевал популярность, но эксперты пришли к различным представлениям о том, что это значит.

Возникла ситуация, когда Google заявляет, что достигла квантового превосходства, а IBM – что нет.

Прежде чем объяснить, что означает «квантовое превосходство», стоит пояснить, что это не значит тот момент, когда квантовый компьютер выполняет вычисления, которые невозможны для классического компьютера. Это потому, что классический компьютер может фактически выполнять любые вычисления, которые может выполнить квантовый компьютер.

 

«При наличии достаточного количества времени… классические компьютеры и квантовые компьютеры могут решать одни и те же проблемы», — сказал Томас Вонг из Университета Крейтона.

 

Вместо этого большинство экспертов интерпретируют понятие «квантовое превосходство» как момент, когда квантовый компьютер выполняет вычисления, которые для всех практических целей не могут сравниться с классическим компьютером. В этом суть разногласий между Google и IBM, потому что «практический» — нечеткое понятие.

В своей статье Google утверждает, что их процессору Sycamore потребовалось 200 секунд, чтобы вычислить то, на что наилучшему суперкомпьютеру в мире, который является машиной IBM Summit, потребуется 10000 лет. Это не практические сроки. Но теперь IBM утверждает, что Summit, занимающий площадь размером в два баскетбольных поля в Национальной лаборатории Ок-Риджа в Теннесси, может выполнить расчет за 2,5 дня.

Google поддерживает свою оценку в 10000 лет, хотя несколько компьютерных экспертов сказали, что IBM, вероятно, прав в этом вопросе.

 

«Требование IBM выглядит правдоподобным для меня», — написал Скотт Ааронсон из Техасского университета в Остине.

 

Итак, если они правы, то 2,5 дня — это практическое количество времени? Может быть для некоторых задач, но, конечно, не для других. По этой причине, когда компьютерные ученые говорят о «квантовом превосходстве», они обычно имеют в виду более точное представление.

Компьютерные ученые различают программы, которые выполняются за «быстрое» полиномиальное время и «медленное» экспоненциальное время. Быстрые программы остаются быстрыми, даже если вы просите их «разжевать» действительно большое число. Медленные программы быстро замедляются по мере увеличения размера проблемы, которую вы просите их решить.

В своей новой статье Google продемонстрировал, что их 53-кубитный квантовый компьютер выполняет определенные специализированные вычисления (называемые «выборкой по случайной схеме») за быстрое полиномиальное время. Между тем, нет никаких доказательств того, что любой классический компьютер не может выполнить ту же задачу в чем-то лучше за медленное экспоненциальное время.

По словам Уильяма Феффермана из Чикагского университета, это важнее, чем временные рамки, будь то 2,5 дня или 10000 лет.

 

«Фактическая оценка времени не очень важна», — сказал Фефферман. «Я не думаю, что [статья IBM] должна лишить законной силы какие-либо из основных требований, выдвигаемых Google, кроме оценки за 10000 лет».

 

Важно то, что машина Google решает вычислительные задачи принципиально иным способом, чем классический компьютер. Это различие означает, что каждый раз, когда ее квантовый компьютер увеличивается даже на один кубит, классический компьютер должен будет удваиваться в размере, чтобы не отставать. К тому времени, когда квантовый компьютер достигнет 70 кубитов — вероятно, в течение следующих нескольких лет — классический суперкомпьютер должен будет занять территорию города, чтобы не «пасти задних».

Отношения между классическими и квантовыми компьютерами после объявления Google во многом напоминают отношения между чемпионом по шахматам Гарри Каспаровым и суперкомпьютером IBM Deep Blue. Каспаров мог во многом преуспеть в игре с людьми, но было ясно, что вскоре его безнадежно опередит алгоритмический враг.

Подпишись на канал FTimes в Яндекс.Дзен

Комментарии

Ваше мнение

Это интересно