Заместитель главного редактора
104,1
рейтинг
10 декабря 2015 в 17:04

Квантовый компьютер Google работает

Поисковик считает, что машина D-Wave подтвердила свои принципы работы


Квантовые компьютеры — это вычислительные машины, которые работают на основе квантовых эффектов. Использование необычных свойств квантовой суперпозиции и квантовой запутанности может дать значительный скачок производительности. Она может вырасти на несколько порядков. Этот рост может обеспечить новые возможности во многих областях работы со знаниями: системы искусственного интеллекта, симуляция различных процессов и прогнозирование.

Поэтому многие государственные исследовательские лаборатории и ИТ-гиганты проявляют к этой сфере пристальный интерес. К примеру, IBM и Microsoft работают над квантовыми вычислениями. Google тоже не отстаёт. В 2013 году поисковик купил квантовую машину у компании D-Wave. Этот канадский стартап представляет свой продукт как первый в мире коммерчески доступный квантовый компьютер. Проблема заключается в том, что учёные не были уверены, что чипы D-Wave действительно используют квантовые эффекты для выполнения вычислений. 8 декабря компания Google заявила, что подтверждение этому появилось.

В 2013 году Google купила квантовую машину у D-Wave. Компьютер поставили в Иcследовательском центре Эймса НАСА в Маунтин-Вью, штат Калифорния. Эти два года исследователи изучали механизмы работы метода квантового отжига и возможности их применения. Работа устройств D-Wave вызывала споры среди специалистов по квантовой физике: они не могли единогласно заключить, что устройства действительно работают так, как заявляется, и что они могут достичь обещаемую скорость вычислений.

К примеру, среди скептиков находится Маттиас Тройер. Физик из Швейцарской высшей школы Цюриха ставит под сомнение быстроту работы подобных машин. После исследования ранних чипов D-Wave его группа пришла к выводу, что микросхемы не предоставляют особых преимуществ над традиционными вычислительными машинами.

Теперь Google заявляет, что у них есть доказательства. Было проведено сравнение производительности машины D-Wave и обычного компьютера с одним процессором. Была создана специальная задача, призванная доказать значительное превосходство по вычислительным способностям. Квантовый компьютер справился с ней в 100 миллионов раз быстрее обычного.


График показывает сравнение производительности обычного компьютера, работавшего по квантовому методу Монте-Карло (QMC) и имитации отжига (SA), с квантовой машиной D-Wave. Справа при приближении к 1000 бинарным переменным преимущество доходит до 108.

Однако даже сам глава квантовой лаборатории Хартмут Невен признаёт, что эту задачу можно было бы оптимизировать таким образом, что выиграл бы обычный компьютер или хотя бы оказался на том же уровне. Квантовая машина работала по принципу квантового отжига, а обычный компьютер использовал имитацию отжига. Можно было бы использовать то, что сам Невен называет багом в конструкции машины D-Wave. В Google говорят, что показанный тест всё равно важен, поскольку в будущем у обычных компьютеров не будет преимущества. Оно исчезнет уже в следующем поколении квантовых машин.

На Arxiv.org компанией Google была опубликована научная работа по результатам этого исследования. Но пока на неё не было написано рецензий. Далее последуют публикации в научных журналах. В будущем исследователи хотят улучшить некоторые характеристики квантовых компьютеров. К примеру, нужно увеличить плотность и точность соединений между кубитами, а также их связность. Кубиты научат взаимодействовать не только попарно, но и более крупными группами.


Схематичное изображение соединений между кубитами в чипах семейства D-Wave 2.

Разработка квантовых компьютеров потенциально может сделать продукты Google лучше: есть задачи, которые непрактично решать обычными ЭВМ. Но это лишь отдалённые перспективы. На разработку и внедрение подобных решений уйдут годы. На данный момент машины D-Wave крайне дороги, требуют крупные объёмы жидкого азота для охлаждения и не универсальны. Они могут решать лишь очень специфический набор задач. Какие это задачи, ещё выясняется.

arXiv:1512.02206 [quant-ph]
@atomlib
карма
319,0
рейтинг 104,1
Заместитель главного редактора
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (16)

  • +5
    Они могут решать лишь очень специфический набор задач. Какие это задачи, ещё выясняется.
    Помнится, Дэвид Дойч в «Структуре реальности» упоминал про алгоритм Шеннона, благодаря которому можно будет узнавать множители больших чисел, что приведет к взлому повсеместно используемых шифров.
    • +2
    • +4
      Конкретно эта машинка не умеет решать эту задачу. Она заточена специально под минимизацию функций.
      Я думаю, что они будут учить такой машиной нейросети.
  • –2
    Уже представляю первый биткойн-майнер на квантовом компьютере :)
    • +5
      Майнер не получится, равно как и взлом симметричных шифров. Эти задачи решаются только в лоб — что на кванте, что на классике. Угроза криптографии со стороны квантовых компьютеров — прежде всего угроза асимметрике: то, что может стать решаемой задача получения закрытого ключа из открытого. Так что… майнить будет нечего — любой системе, в основе которой квантово нестойкая асимметрика, кранты сразу. В том числе и битку.
  • +5
    Важно замечание: статью Гугл не приняли к публикации ведущие рецензируемые научные журналы, потому что она не соответствует их требованиям к качеству материала. Как минимум несколько крупных ученых раскритиковали методологию исследования. Собственно, сам Гугл об этом говорит:
    Однако даже сам глава квантовой лаборатории Хартмут Невен признаёт, что эту задачу можно было бы оптимизировать таким образом, что выиграл бы обычный компьютер или хотя бы оказался на том же уровне.
    В общем минус Гуглу в карму за подход «ШОК-СЕНСАЦИЯ». В сухом остатке получается, что новости нет (тестировали чип трехлетней давности, да и то сомнительным методом).
    • +3
      Так ведь новость не о том, что квантовые компьютеры превосходят обычные, а о том, что конкретно этот квантовый чип работает. Реальных задач под него пока нет, вот и выдумали синтетический тест, на котором «классический» компьютер медленнее.
      • +3
        Помню у меня был Атлон какой-то (2500+ вроде), который раза в 3 отставал от процессора PS2 (разумеется, намного более слабого). Причина — я на нем запускал игры от PS2 через эмулятор и они работали в разы хуже, чем на приставке.

        Если обычный компьютер отстал потому, что на нем работал эмулятор квантового, то это совсем надуманный тест выходит.
      • +2
        Насколько я помню, с этим чипом идет спор о том, насколько его реализация может действительно считаться квантовой. Гугл попытался доказать «квантовость» через производительность при решении определенных задач, но выбрал некорректные алгоритмы для сравнения.
  • +17
    Проблема в том, что невозможно точно сказать, работает квантовый компьютер или не работает :)
    • +15
      Квантовый компьютер Гейзенберга: если мы точно знаем, что он работает — мы ничего не знаем по поводу того, что он не работает, и наоборот.

      Квантовый компьютер Шрёдингера: одновременно и работает, и не работает, пока мы не решим проверить, работает ли он всё-таки. Если работает — его больше будет нельзя выключить; если не работает — можно смело его выбросить, т.к. он больше никогда не заработает.

      Квантовый компьютер Эйнштейна: не работает, не будет работать, и вообще (показывает язык) фиг вы его построите — потому что Бог не играет на квантовом компьютере!
      • +10
        А разве не —
        Квантовый компьютер Гейзенберга: если мы точно знаем, что он работает — мы ничего не знаем по поводу того, над чем он работает. Если мы точно знаем, над чем он должен работать, мы совсем не знаем работает ли он.
      • 0
        А разве квантовый компьютер, по определению, не является квантовым компьютером Шрёдингера?
        «Согласно квантовой механике, если над [квантовом компьютером] не производится наблюдение...», то его вычислительная мощность фантастична, за счет явления суперпозиции. А если наблюдение производится (любая регистрация состояния, попытка получения результата вычисления, например)?
  • –4
    Очень скептически отношусь к этой затее. Стоит прочитать три последних предложения, чтобы разачароваться в этом компьютере:
    На данный момент машины D-Wave крайне дороги, требуют крупные объёмы жидкого азота для охлаждения и не универсальны. Они могут решать лишь очень специфический набор задач. Какие это задачи, ещё выясняется.

    А если охладить жидким азотом обычный процессор, то можно добится гораздо больше нежели
    решать лишь очень специфический набор задач
    да еще и
    Какие это задачи, ещё выясняется

    С таким же успехом я могу сказать, что даже логарифмическая линейка решает быстрее нежели любой процессор — стоит лишь передвинуть ползунок на нужное место и результат уже готов мгновенно (даже пикосекунды не пройдет)…
    • +5
      люди примерно так же говорили в своё время про паровозы

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.