August 7, 2022

Mit herkömmlichen Supercomputern widerlegten Forscher die Quantenüberlegenheit von Google

2019 verkündete Google stolz, dass es ein Problem beweisen konnte, nach dem Quantencomputing-Forscher seit Jahren gesucht hatten. Google hat bewiesen, dass die Fuzzy-Technik im Vergleich zu den traditionellen Techniken eine bessere Leistung erbringen kann. Nun behaupten einige Forscher, die angebliche Quantenüberlegenheit von Google mit einem relativ verbreiteten Supercomputer widerlegen zu können.

Allerdings behauptet niemand, dass Google lügt oder die Realität verzerrt, und die schwierige und innovative Studie des Unternehmens, die 2019 zur Einführung der Quantenüberlegenheit führte, ist nach wie vor sehr wichtig. Wenn sich die neue Forschung jedoch bewahrheitet, ist der Wettbewerb zwischen Quanten- und herkömmlichem Computing immer noch ohne klaren Sieger. Falls Sie mit der Quantenexzellenz von Google noch nicht vertraut sind, lautet die Geschichte, dass Quantencomputer wie Sycamore nicht besser sind als normale Computer, außer in einem Bereich: der Simulation von Quantencomputern.

Der Zweck der Quantenüberlegenheit besteht darin, die Leistungsfähigkeit dieser Methode zu demonstrieren, indem sogar eine sehr spezifische und seltsame Aufgabe gefunden wird, die sie besser erledigen kann als Supercomputer. So kann Quantum seine Überlegenheit auch in anderen Bereichen nach und nach gewinnen. Vielleicht kann Quantum am Ende alles schneller machen; Aber das Ziel von Google im Jahr 2019 war es, sich auf eine bestimmte Aufgabe zu konzentrieren und im Detail zu zeigen, warum Quantum überlegen ist.

Nun, eine Gruppe von Forschern unter der Leitung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Pan Zhang haben ein Papier über eine neue Methode zur Simulation eines Quantencomputers (insbesondere seiner Ausgangsstörungsmuster) veröffentlicht, die anscheinend in der Lage ist, dasselbe in einem Bruchteil der Zeit zu tun, die für herkömmliche Computer im Jahr 2019 geschätzt wird.

Ein aus Zhangs Papier extrahiertes Bild, das die 3D-Tensoren zeigt, die zur Simulation von Quantenoperationen verwendet werden.

Der Autor dieses Artikels hat keine Erfahrung mit Quantencomputing und statistischer Physik; Aber es kann einen allgemeinen Eindruck über die von Zhang und seinen Kollegen verwendete Technik geben. Sie definieren das Problem als ein großes 3D-Gitter von Tensoren, bei dem die 53 Qubits, die in Sycamore verwendet werden, als Gitter von Knoten dargestellt werden, die 20 Mal extrudiert werden, um die 20 Zyklen darzustellen, die die Sycamore-Eingaben in den Simulationsprozessen durchlaufen haben. Im nächsten Schritt wurden die mathematischen Beziehungen zwischen den Tensoren mit einer Gruppe von 512 GPUs berechnet.

In seinem Artikel schätzte Google, dass es etwa 10.000 Jahre dauern würde, um diesen Simulationsumfang mit dem damals leistungsstärksten verfügbaren Supercomputer, dem Summit-Supercomputer des Oak Ridge National Laboratory, abzuschließen. Natürlich wurde diese Schätzung mit 54 Qubits durchgeführt, die 25 Zyklen ausführen, und 20 Zyklen mit 53 Qubits durchzuführen, ist weniger kompliziert; Aber nach ihrer Einschätzung wird es noch ein paar Jahre dauern.

Zhangs Gruppe behauptet, es in 15 Stunden geschafft zu haben, und wenn sie Zugang zu einem geeigneten Supercomputer wie Summit gehabt hätte, hätte es in nur wenigen Sekunden erledigt werden können, was schneller ist als Sycamore. Dieser Artikel wurde in Physical Review Letters veröffentlicht.

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Experten und Wissenschaftler haben diese Ergebnisse noch nicht vollständig überprüft und wiederholt; Aber es gibt keinen Grund für sie, falsch oder betrügerisch zu sein. Sogar Google hat bestätigt, dass vor der vollständigen Etablierung der Quantenüberlegenheit die Möglichkeit eines vorübergehenden Rückschlags besteht; Denn während traditionelle Computer und ihre Software ständig verbessert werden, ist der Bau und die Programmierung von Quantencomputern sehr schwierig.

Google drückt seine Meinung über die Entwicklung neuer Technologien wie folgt aus:

In unserem Artikel von 2019 haben wir gesagt, dass traditionelle Algorithmen sich weiter verbessern; Aber der wichtige Punkt ist, dass die Geschwindigkeit des Fortschritts der Quantentechnologie exponentiell ist. Daher glauben wir nicht, dass die traditionelle Methode trotz der deutlichen Verbesserungen in den letzten Jahren ab 2022 mit Quantenschaltkreisen konkurrieren kann.

Übrigens Dominik Hungliter, einem Experten für Quantenwissenschaft an der University of Maryland, soll die neue Forschung keineswegs die Bemühungen von Google untergraben oder die Macht der Quanten ignorieren. Google hat getan, was es tun musste, und das war, das Rennen zu starten. Google könnte das Feld bald mit neuen Antworten betreten. Der Wettbewerbscharakter dieses spannenden Bereichs ist eine gute Nachricht für diejenigen, die sich für diesen Bereich interessieren. Denn die Bemühungen von Google und Leuten wie Zhang können letztlich der Computerwelt zugute kommen.

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