„Квантовото надмощие“ на Google узурпирано от изследователи, използващи обикновен суперкомпютър – TechCrunch

Още през 2019 г. Google с гордост обяви те са постигнали това, което изследователите на квантовите изчисления са търсили от години: доказателство, че езотеричната техника може да надмине традиционните. Но тази демонстрация на “квантово превъзходство” се оспорва от изследователи, които твърдят, че са изпреварили Google на сравнително нормален суперкомпютър.

За да бъде ясно, никой не казва, че Google е излъгал или представил погрешно работата си – старателното и новаторско изследване, което доведе до обявяването на квантовото надмощие през 2019 г., все още е изключително важно. Но ако тази нова статия е вярна, класическата срещу квантовата конкуренция все още е игра на всеки.

Можеш прочетете цялата история за това как Google превърна кванта от теория в реалност в оригиналната статия, но ето много кратката версия. Квантовите компютри като Sycamore все още не са по-добри от класическите компютри в нищо, с възможно изключение на една задача: симулиране на квантов компютър.

Звучи като отказ, но смисълът на квантовото превъзходство е да се покаже жизнеспособността на метода, като се намери дори една изключително специфична и странна задача, която той може да изпълни по-добре дори от най-бързия суперкомпютър. Защото това прави квантовата стъпка пред вратата за разширяване на тази библиотека от задачи. Може би в крайна сметка всички задачи ще бъдат по-бързи в количествено отношение, но за целите на Google през 2019 г. беше само една и те показаха как и защо в много подробности.

Сега екип от Китайската академия на науките, ръководен от Пан Джан, публикува документ, описващ нова техника за симулиране на квантов компютър (по-конкретно, определени шумови модели, които издава), които изглежда отнемат малка част от времето, изчислено за класическите изчисления за това през 2019 г.

Тъй като самият аз не съм експерт по квантови изчисления, нито професор по статистическа физика, мога да дам само обща представа за техниката Zhang et al. използвани. Те представят проблема като голяма 3D мрежа от тензори, с 53 кубита в Sycamore, представени от решетка от възли, екструдирани 20 пъти, за да представят 20-те цикъла, през които портите на Sycamore са преминали в симулирания процес. След това математическите връзки между тези тензори (всеки свой собствен набор от взаимосвързани вектори) бяха изчислени с помощта на клъстер от 512 GPU.

Илюстрация от статията на Джан, показваща визуално представяне на 3D тензорния масив, който са използвали за симулиране на квантовите операции на Sycamore. Кредити за изображения: Pan Zhang и др.

В оригиналната статия на Google беше изчислено, че извършването на този мащаб на симулация на най-мощния суперкомпютър, наличен по онова време (Summit at Oak Ridge National Laboratory) ще отнеме около 10 000 години – но за да бъде ясно, това беше тяхната оценка за 54 кубита, които правят 25 цикъла; 53 кубита, които правят 20, е значително по-малко сложно, но все пак ще отнеме от порядъка на няколко години според тяхната оценка.

Групата на Джан твърди, че го е направила за 15 часа. И ако имаха достъп до подходящ суперкомпютър като Summit, това можеше да бъде постигнато за няколко секунди – по-бързо от Sycamore. Тяхната статия ще бъде публикувана в списанието Physical Review Letters; можете да го прочетете тук (PDF).

Тези резултати все още трябва да бъдат напълно проверени и възпроизведени от тези, които са запознати с подобни неща, но няма причина да мислим, че това е някаква грешка или измама. Google дори призна, че щафетата може да бъде подавана напред-назад няколко пъти, преди надмощието да бъде твърдо установено, тъй като е невероятно трудно да се изградят и програмират квантови компютри, докато класическите и техният софтуер непрекъснато се подобряват. (Други в квантовия свят бяха скептични по отношение на техните твърдения в началото, но някои са преки конкуренти.)

Google предлага следния коментар, като признава марша на напредъка тук:

В нашия документ от 2019 г. казахме, че класическите алгоритми ще се подобрят (всъщност Google изобрети метода, използван тук за симулация на произволни вериги през 2017 г., и методите за търгуване на прецизност за изчислителни разходи през 2018 г. и 2019 г.) — но ключовият момент е, че квантовият технологията се подобрява експоненциално по-бързо. Така че не смятаме, че този класически подход може да се справи с квантовите вериги през 2022 г. и след това, въпреки значителните подобрения през последните няколко години.

Като квантов учен от Университета на Мериленд Доминик Ханглайтер каза Scienceтова не е насинено око за Google или нокаутиращ удар за Quantum като цяло по никакъв начин: „Експериментът на Google направи това, което трябваше да направи, да започне това състезание.“

Google може да отвърне на удара с нови собствени претенции – той също не стои неподвижен. Но фактът, че дори е конкурентен, е добра новина за всички участници; това е вълнуваща област на компютрите и работата като тази на Google и Zhang продължава да вдига летвата за всички.