» »

Kitajci dosegli kvantno prednost s fotonskim sistemom

Kitajci dosegli kvantno prednost s fotonskim sistemom

uporabljeni sistem za vzorčenje bozonov

vir: Science
Science - Raziskovalci iz Hefeja so za Googlovimi drugi na svetu, ki so s kvantnim računskim strojem rešili problem, za katerega bi klasičen računalnik potreboval nepraktično veliko časa. Njihov samosvoj pristop z optično napravo po eni plati pomeni trdnejši primer kvantne prednosti od Googlovega, toda hkrati je verjetno bolj oddaljen od praktične rabe.

Kvantni računalniki obljubljajo, da bodo pri nekaterih sortah problemov močno prekašali klasične in izvajali operacije, za katere bi današnji superračunalniki potrebovali več časa, kot pa je staro vesolje. Toda na tej stopnji še nismo, razlog pa leži v tehnični zapletenosti. Kvantni računski stroji za osnovno enoto informacije uporabljajo kubit (kvantni bit), ki je med preračunavanjem v kvantni superpoziciji stanj 0 in 1. Fizična implementacija kubitov še ni dorečena, kajti inženirji se soočajo z vrsto problemov, kot so motnje, ki sesujejo superpozicijo, kakor hitro imamo na kupu več kot nekaj deset kubitov. Toda zmogljivost takšnega računalnika je odvisna ravno od števila razpoložljivih kubitov, saj v teoriji eksponentno narašča z njihovim številom. Zato smo trenutno priča iskanju problemov, na katerih bi bilo možno že z razmeroma majhnim številom kubitov pokazati tako imenovano "kvantno prednost" (quantum advantage), oziroma pojav, ko kvantni računalnik nekaj izračuna bistveno hitreje od klasičnega. Izraz je sicer naslednik razvpite in manj primerne "kvantne premoči" (quantum supremacy), ki se ne uporablja več.

Lanskega oktobra so pri Googlu prvi pompozno oznanili kvantno prednost, in sicer s 54-kubitno napravo Sycamore, ki uporablja kubite iz superprevodnih zank ali transmone. Z njo so v 200 sekundah rešili nalogo, za katero naj bi superračunalniki potrebovali na desettisoče let. Pri IBMu in tudi drugod so ugovarjali, da je mogoče klasične algoritme prirediti tako, da se v grobem kar približajo hitrosti Sycamora pri tej nalogi, zato je ostala odprta tekma za rešitvami, ki bi kvantno prednost pokazale bolj odločno. Znanstveniki s Kitajske univerze za znanost in tehnologijo v Hefeju so se tako oklenili precej eksotičnega računskega problema vzorčenja bozonov (boson sampling). Gre za koncept, oblikovan šele leta 2011, pri katerem se elementarne delce bozone, kamor spadajo na primer fotoni svetlobe, pošlje skozi zapleteno progo, posejano z razcepniki žarkov. Če se dva fotona na razcepniku znajdeta ob natanko pravem času, ne gresta vsak svojo pot, temveč v isti smeri. Če želimo dognati, kakšno sliko na izhodu da nek skupek fotonov, nastane računski problem vrste #P-hard, ki je za klasične računalnike izjemno zahteven.

Kitajci so svoj podvig popisali v reviji Science. Uporabili so posebno podsorto prijema, imenovano Gaussovo bozonsko vzorčenje (GBS), kjer se namesto posameznih fotonov uporablja stisnjena stanja svetlobe. Iz linearnih optičnih elementov so sestavili napravo s 100 vhodi in izhodi, 300 optičnimi razcepniki in 75 zrcali, ki so jo poimenovali Jiuzhang. Z njo so v 200 sekundah izračunali vrednosti, za katere bi njihov superračunalnik TaihuLight teoretično potreboval dve in pol milijardi let, japonski Fugaku, ki je trenutni prvak, pa 600 milijonov let. Seveda gre za dejstvo, da so tu inženirji dobesedno fizično implementirali predloženi kvantni računski problem, toda nesporno gre za vrhunski tehnološki podvig, ki mu s stališča doseganja kvantne prednosti ni moč dosti oporekati.

Po drugi plati pa bo Jiuzhang zaradi stroge specifike verjetno težje predelati v napravo, ki bi jo bilo moč širše praktično uporabljati. Medtem ko je Googlov Sycamore načeloma programabilen računalnik, pa za kitajsko napravo to ne drži in je s tem drugačna tudi od splošnih fotonskih kvantnih računalnikov, kakršne je na primer letošnjo jesen predstavilo podjetje Xanadu. Jiuzhang zna samo vzorčiti bozone in nič drugega; a Kitajci trdijo, da bo mogoče tudi za takšne koncepte najti konkretno rabo. Omenja se med drugim simulacije v kvantni kemiji in generiranje naključnih števil pri šifriranju.

15 komentarjev

bosmla ::

Genialna "preprosta" resitev oz. dokaz. Bi skoraj lahko primerjali z abakom - potem bomo do pravih kvantnih računalnikov prisli v ~4000 letih >:D.
Pa se, zanimivo, pri obeh poskusih se ponavlja 200 s.

pegasus ::

Fizično implementirali, sliši se zabavno :)
Na drugi strani imaš pa majstre ala Optalysys, ki znajo tovrstne zadeve imlementirati programabilno. Na napravi, velikosti pci grafične kartice. Ki se ne greje ...

gus5 ::

kvantni računalnik nekaj izračuna bistveno hitreje od klasičnega
Kvantni računalniki res računajo hitreje od klasičnih? Gre za to, da lahko izvajajo več računskih operacij hkrati & zato prej razrešijo zadano nalogo.

gumby ::

Raje se vprašaj, kdaj bodo s tem razbili praktično vsako šifriranje...
my brain hurts

PARTyZAN ::

gumby je izjavil:

Raje se vprašaj, kdaj bodo s tem razbili praktično vsako šifriranje...


Post-quantum cryptography @ Wikipedia

WhiteAngel ::

Tale quantum computing postaja večji hoax kot fracking. Sure, rešitev enega problema, za katerega rabimo eksponentno dela z današnjimi računalniki, je "tam nekje zunaj", samo najti jo moramo. Samo še sestaviti moramo kvantni računalnik, ki zna vrniti pravi odgovor in algoritem na njem, ki bo potreboval linearen čas. Nič lažjega, naslednje leto bo pa res, majkemi :|

Praskalec ::

PARTyZAN je izjavil:

gumby je izjavil:

Raje se vprašaj, kdaj bodo s tem razbili praktično vsako šifriranje...


Post-quantum cryptography @ Wikipedia


Težava je, da če se nekdo odloči shraniti klasično šifrirane podatke neke tarče bo vse to možno razbiti "za nazaj". Zato bo to treba čim prej začeti uporabljati, ali pa upati, da nisi dovolj pomemben, da bi se jim splačalo ukvarjati s tabo.

bucket ::

Kot je bosmla rekel: Genialna "preprosta" resitev!
In res, mislim da je resnično dobra rešitev. Ni sicer programibilna, ampak ta stvaritev je kot ASIC vezja. Rešujejo en problem, na sobni temperaturi, prenosljivo, in ta problem rešujejo zelo hitro.

Markoff ::

Ja, to je tipična kitajska miselnost - na mizi imaš problem, reši ga na najenostavnejši možni način. Če to pomeni, da z rešitvijo ne boš rešil nobenega drugega problema, to ni tvoj problem, tvoj problem je ukaz in rok. Izpolneš - dober državljan, piškotek. Ne izpolniš - rumeni karton. Za rumenim je 9mm JHP karton.

Včasih se mi dozdeva, da na Kitajskem kreativno razmišlja manj kot 0,1% ljudi - top šefi in vrhuška KKP. Vsi ostali so kreativni v svojem majhnem balončku. Na žalost je ob razpadu zahodne civilizacije (me-me & meme generacija) tudi tak pristop konkurenčen...
Antifašizem je danes poslednje pribežališče ničvredneža, je ideologija ničesar
in neizprosen boj proti neobstoječemu sovražniku - v zameno za državni denar
in neprofitno najemno stanovanje v središču Ljubljane. -- Tomaž Štih, 2021

Zgodovina sprememb…

  • spremenilo: Markoff ()

Bwaze6 ::

Markoff je izjavil:

Ja, to je tipična kitajska miselnost - na mizi imaš problem, reši ga na najenostavnejši možni način. Če to pomeni, da z rešitvijo ne boš rešil nobenega drugega problema, to ni tvoj problem, tvoj problem je ukaz in rok. Izpolneš - dober državljan, piškotek. Ne izpolniš - rumeni karton. Za rumenim je 9mm JHP karton.

Včasih se mi dozdeva, da na Kitajskem kreativno razmišlja manj kot 0,1% ljudi - top šefi in vrhuška KKP. Vsi ostali so kreativni v svojem majhnem balončku. Na žalost je ob razpadu zahodne civilizacije (me-me & meme generacija) tudi tak pristop konkurenčen...


Glede na količino izvirnih znanstvenih raziskav in člankov iz Kitajske je tole gledanje le rahla predelava "Kitajci itak samo kradejo zahodne izdelke, nimajo lastnega razvoja".

Kandidat ::

Ok, opis tega sistema mi niti ne deluje kot da gre za računalnik. Če vržeš kamen v zid, se bo ta odbil in odkotalil po tleh. Ali je tole potem vrhunski računalnik za izračun mehanike trdnih teles, pač specializiran za kamen, ki je vržen ob zid?

Mrko ::

Slike me spominjajo na prve računalnike (velikosti za celo sobo), pa če pogledam sedaj, da tak računalnik spraviš v žep...

Step2en Wolf ::

Quantum Superamacy = kvantni računalnik reši nekaj, česar klacičen NE ZMORE.

Če je zgolj v razliku časa, kot je bilo pri Google-u.. je to samo reklamarstvo - osnovni poslovni model Googla.
Za Kitajce bo pa potreben PEER REVIEW, da bomo lahko rekli, da so karkoli res dosegli. Za Google se je hitro izkazalo, da niso.

Mr.B ::

Step2en Wolf je izjavil:

Quantum Superamacy = kvantni računalnik reši nekaj, česar klacičen NE ZMORE.

Če je zgolj v razliku časa, kot je bilo pri Google-u.. je to samo reklamarstvo - osnovni poslovni model Googla.
Za Kitajce bo pa potreben PEER REVIEW, da bomo lahko rekli, da so karkoli res dosegli. Za Google se je hitro izkazalo, da niso.

Hoces reci, da je fak news dal ven nwo, zato da bo slo vec dnarja za vojsko ali nekaj.
Voljeno telo ogledalo volilnega telesa.

nekikr ::

Step2en Wolf je izjavil:

Quantum Superamacy = kvantni računalnik reši nekaj, česar klacičen NE ZMORE.

Če je zgolj v razliku časa, kot je bilo pri Google-u.. je to samo reklamarstvo - osnovni poslovni model Googla.
Za Kitajce bo pa potreben PEER REVIEW, da bomo lahko rekli, da so karkoli res dosegli. Za Google se je hitro izkazalo, da niso.

Nehaj lagati.

In quantum computing, quantum supremacy or quantum advantage is the goal of demonstrating that a programmable quantum device can solve a problem that no classical computer can solve in any feasible amount of time (irrespective of the usefulness of the problem).


Vredno ogleda ...

TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
»

Živahen teden na področju kvantnega računalništva

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
84071 (2454) WhiteAngel
»

Proti čelu razvoja kvantnih računalnikov se prebija tudi fotonski pristop

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
232678 (738) Aggressor
»

Google tudi uradno naznanil kvantno premoč, pri IBMu ugovarjajo

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
197134 (4234) Markoff
»

IBM daje na razpolago 53-kubitni kvantni računalnik

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
224372 (2235) vostok_1
»

Rigetti napovedal 128-kubitni čip in nov servis v oblaku

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
103438 (2259) 7982884e

Več podobnih tem