Kvanteberegning: Syv sannheter du trenger å vite

Hvordan kvanteberegning vil forandre verden Et gjennomgang av hva kvantecomputere kan og ikke kan gjøre.

Kvantedatamaskiner lover å kunne løse oppgaver som ville være umulige ved bruk av konvensjonelle maskiner.

Mer om innovasjon

  • IBM kunngjør gjennomslag av batteriteknologi
  • Augmented reality for business: Cheat sheet
  • Bilder: Verdens 25 raskeste superdatamaskiner
  • Inside the Raspberry Pi: Historien om $ 35-datamaskinen som forandret verden

Men disse fordelene er fremdeles teoretiske for tiden, med kvantemaskiner som mangler et tilstrekkelig antall behandlingsenheter, kjent som qubits, og nok stabilitet til å utføre nyttig arbeid.

Selskaper vil enorme lengder for å bygge kvantecomputere, kjøleenheter til noen få mikrokelvin over absolutt null. Selv da gjenstår utfordringene, mens IBM har en prototypemaskin på 50 kB og Google en chip med 72 kbit, har hver sine veisperringer som forhindrer dem fra å være virkelig nyttige enheter i dette øyeblikket.

Her er ekspertbildet om hva kvantedatamaskiner vil og ikke vil kunne gjøre, og utfordringene vi fremdeles står overfor.

1. Kvantemaskin erstatter ikke klassiske datamaskiner

"Kvantedatamaskiner vil aldri kunne kjøre den hvis / da / annet-typen logikk som vi er kjent med våre tradisjonelle Von Neumann-arkitekturdatamaskiner, hvor de er som i rekkefølge går fra trinn til trinn, " sa Andy Stanford Clark, IBM CTO for Storbritannia og Irland.

2. Kvantemaskiner utmerker seg ved optimeringsproblemer

"Kvantedatamaskiner er veldig flinke til å løse disse problemene der du har et eksponentielt antall permutasjoner å prøve ut, " sa Stanford Clark.

"Hvis du for eksempel optimaliserer lengden på flyruter, eller optimaliserer utformingen av reservedeler til et jernbanenett, er det noe der det er to muligheter, og du må prøve hver av dem for å finne den optimale løsningen .

"Hvis du hadde et 2 100- problem, som i utgangspunktet ville være umulig å løse på en klassisk datamaskin, med en 100-kvbit datamaskin, ville du kunne løse det i en operasjon."

Stefan Filipp, teknisk leder for superledende kvbitberegning hos IBM, sa: "Vi vet noen få algoritmer der vi kan få eksponentiell hastighet opp. For eksempel spørsmål om kvantekjemi eller materialvitenskap, beregning av molekylers egenskaper, det er definitivt noe der kvantecomputer kan hjelpe. "

3. Kvante datamaskiner vil øke klassiske datamaskiner

"Vi kommer ikke til å se folk kaste alle klassiske datamaskiner og erstatte dem med kvantemaskiner, " sa Stanford Clark.

"Vi kommer til å se, på samme måte som du har en matematisk co-prosessor og en GPU på din klassiske datamaskin ... du har en kvante datamaskin-co-prosessor ved siden av den klassiske datamaskinen.

"Når du kommer til et punkt der du må løse et enormt eksponentielt problem, pakker du det opp, kaster det over til kvante-co-prosessoren, det spretter ut svaret og så fortsetter du med svaret på beregningen din i den klassiske algoritmen. "

4. Vi trenger 50-60 kbitbit datamaskiner for å gjøre nyttig arbeid

"Tippepunktet hvor klassiske datamaskiner viker for kvantedatamaskiner er i 50-60 kvbit-merket, " sa Stanford Clark.

"Når det gjelder år, vet jeg ikke om det er 5 eller 10 til vi når det punktet, sannsynligvis den slags størrelsesorden der vi har noe på 50-kBbit-nivået som faktisk gjør nyttige ting ved at det holder seg oppe lenge til å gjøre nyttig beregning. "

5. Å bygge en fungerende kvantecomputer handler om mer enn qubits

"Vi har en prototyp 50-qubit datamaskin for øyeblikket, men problemet er en av kvantetrykk, dette 100-mikrosekund-vinduet der det er stabilt, betyr at du ikke kan få veldig mye nyttig gjort med dine 50 qubits, så vi er et stykke unna det ennå, "sa Stanford Clark.

IBMs Filipp legger til: "Utfordringen er å få maskinvare til et punkt der vi kan bruke det og kjøre praktiske algoritmer.

"Det betyr at vi ikke bare må øke antall qubits, men også må øke sammenheng. Vi må forbedre dette for å komme til et punkt hvor vi kan løse praktiske algoritmer.

"Vi har et veikart som går i retning av å forbedre sammenheng, men det er fortsatt en betydelig utfordring å komme til reelle praktiske kvantedatamaskiner."

6. Vi aner ikke hvordan vi kan skrive nyttig kvanteprogramvare

"For øyeblikket har vi ingen reell ide om hvordan vi skal skrive store kompliserte algoritmer for kvantecomputere som vi er så vant til å gjøre med klassiske datamaskiner, " sier Stanford Clark.

"Vi har bare ikke hatt erfaring og eksponering for å prøve å prøve å løse problemer med kvantecomputere som vi har med klassiske datamaskiner."

7. Kvantemaskiner trenger feilretting

"Det er også feiltoleranse i qubits også, " sier Stanford Clark, og legger til at kvantecomputere vil trenge et tilsvar til feilkontrollparitetsbitene som finnes i konvensjonelle datamaskiner.

"Du trenger den samme typen ekvivalent teknologi i en kvantecomputer, slik at vi kan oppdage når en bit utilsiktet har vendt eller kommet ut i feil tilstand, og derfor kan bli rettet på feil."

© Copyright 2020 | mobilegn.com