April 18, 2018

Rencana Supremasi Quantum

KUTULIS INFO - Hal-hal menjadi nyata bagi para peneliti di kelompok UC Santa Barbara John Martinis / Google. Mereka membuat baik pada niat mereka untuk menyatakan supremasi dalam ras global yang ketat untuk membangun mesin kuantum pertama untuk mengungguli superkomputer klasik terbaik di dunia.

Tapi apa itu supremasi kuantum di bidang di mana cakrawala sedang diperluas secara teratur, di mana tim dari pikiran kuantum komputasi paling terang di dunia secara rutin menaikkan taruhan pada jumlah dan jenis bit kuantum ("qubit") yang dapat mereka bangun. , masing-masing dengan berbagai kualitas mereka sendiri?

"Mari kita definisikan itu, karena agak tidak jelas," kata periset Google Charles Neill. Sederhananya, lanjutnya, "kami ingin melakukan algoritme atau perhitungan yang tidak bisa dilakukan dengan cara lain. Itulah yang sebenarnya kami maksud."

Rencanakan supremasi kuantum

Neill adalah penulis utama dari kertas baru kelompok, "Sebuah cetak biru untuk menunjukkan supremasi kuantum dengan qubit superkonduktor," sekarang diterbitkan dalam jurnal Science .

Untungnya, alam menawarkan banyak situasi rumit seperti itu, di mana variabel-variabelnya sangat banyak dan saling bergantung bahwa komputer klasik tidak dapat menampung semua nilai dan melakukan operasi. Pikirkan reaksi kimia, interaksi cairan, bahkan perubahan fase kuantum dalam padatan dan sejumlah masalah lain yang telah membuat para peneliti takut di masa lalu. Sesuatu pada urutan setidaknya 49 qubit - kira-kira setara dengan satu petabyte (satu juta gigabyte) memori akses acak klasik - bisa menempatkan komputer kuantum pada posisi yang sama dengan superkomputer dunia. Baru-baru ini, kawan-kawan Google / Martinis dari Neill mengumumkan upaya menuju supremasi kuantum dengan chip 72-qubit yang memiliki arsitektur "bristlecone" yang masih harus melalui langkah-langkahnya.

Namun menurut Neill, itu lebih dari jumlah qubit di tangan.

"Anda harus menghasilkan semacam evolusi dalam sistem yang mengarahkan Anda untuk menggunakan setiap negara yang memiliki nama yang terkait dengannya," katanya. Kekuatan komputasi kuantum terletak pada, di antaranya, superposisi negara. Dalam komputer klasik, setiap bit dapat berada di salah satu dari dua keadaan - nol atau satu, mati atau on, benar atau salah - tetapi qubit dapat berada di negara ketiga yang merupakan superposisi dari nol dan satu, meningkatkan secara eksponensial jumlah kemungkinan menyatakan sistem kuantum dapat menjelajah.

Selain itu, kata para peneliti, kesetiaan itu penting, karena kekuatan pemrosesan masif tidak banyak bernilai jika tidak akurat. Decoherence adalah tantangan utama bagi siapa pun yang membangun komputer kuantum - mengganggu sistem, perubahan informasi. Tunggu beberapa seperseratus detik terlalu lama, informasinya berubah lagi.

"Orang-orang mungkin membangun 50 sistem qubit, tetapi Anda harus bertanya seberapa baik menghitung apa yang Anda inginkan untuk dihitung," kata Neill. "Itu pertanyaan kritis. Ini bagian tersulit di lapangan." Percobaan dengan qubit superkonduktor mereka telah menunjukkan tingkat kesalahan satu persen per qubit dengan sistem tiga dan sembilan-qubit, yang, kata mereka, dapat dikurangi ketika mereka meningkatkan, melalui peningkatan dalam perangkat keras, kalibrasi, material, arsitektur, dan pembelajaran mesin. .

Membangun sistem qubit lengkap dengan komponen koreksi kesalahan - para peneliti memperkirakan kisaran 100.000 hingga satu juta qubit - dapat dilakukan dan bagian dari rencana. Dan masih bertahun-tahun lagi. Tapi itu tidak berarti sistem mereka belum mampu melakukan pengangkatan berat. Baru-baru ini ia dikerahkan, dengan spektroskopi, pada masalah lokalisasi banyak-tubuh dalam perubahan fasa kuantum - komputer kuantum memecahkan masalah mekanika statistik kuantum. Dalam eksperimen itu, sistem sembilan-qubit menjadi simulator kuantum, menggunakan foton yang terpantul pada lariknya untuk memetakan evolusi elektron dalam sistem gangguan yang meningkat, namun sangat terkontrol.

"Alasan bagus mengapa kesetiaan kami begitu tinggi adalah karena kami dapat mencapai negara-negara yang rumit dalam waktu yang sangat singkat," Neill menjelaskan. Semakin cepat suatu sistem dapat menjelajahi semua kemungkinan keadaan, semakin baik prediksi tentang bagaimana suatu sistem akan berevolusi, katanya.

Jika semua berjalan lancar, dunia harus segera melihat komputer kuantum UCSB / Google yang praktis. Para peneliti bersemangat untuk menyelesaikannya, mendapatkan jawaban atas pertanyaan yang sebelumnya hanya dapat diakses melalui teori, ekstrapolasi dan tebakan yang sangat terdidik - dan membuka tingkat eksperimen dan penelitian yang sama sekali baru.

"Ini pasti sangat menarik," kata periset Google Pedram Roushan, yang memimpin karya simulasi kuantum banyak-tubuh yang diterbitkan di Science pada 2017. Mereka mengharapkan karya awal mereka untuk tetap dekat dengan rumah, seperti penelitian dalam fisika benda terkondensasi dan mekanika statistik kuantum , tetapi mereka berencana untuk bercabang ke area lain, termasuk kimia dan material, karena teknologi menjadi lebih halus dan mudah diakses.

"Misalnya, mengetahui apakah suatu molekul akan membentuk ikatan atau bereaksi dengan cara lain dengan molekul lain untuk beberapa teknologi baru ... ada beberapa masalah penting yang tidak dapat diperkirakan secara kasar; mereka benar-benar bergantung pada detail dan sangat kekuatan komputasi yang kuat, "kata Roushan, mengisyaratkan bahwa beberapa tahun ke depan, mereka mungkin dapat memberikan akses yang lebih luas ke kekuatan komputasi ini. "Jadi Anda bisa mendapatkan akun, masuk dan menjelajahi dunia kuantum."
Advertisement

No comments:

Post a Comment