Im Jahr 2019
plant Google
, einen Computerwettbewerb auszurichten und die Leistung seines 72-Qubit-Bristlecone-Chips mit den Fähigkeiten des Pleiades-Supercomputers der NASA zu vergleichen. Der IT-Riese will zeigen, dass Quantenexzellenz erreichbar ist. Unter dem Strich - mehr über die Tests und möglichen Schwierigkeiten, die im Unternehmen auftreten werden.
/ Foto von JD Hancock CC BYEin paar Worte zur Quantenüberlegenheit
Quantum Excellence ist ein bedingter Zeitpunkt, an dem Quantencomputer
lernen , einige Rechenprobleme viel schneller zu lösen als klassische Systeme. Zu diesen Aufgaben gehört beispielsweise die SHA-256-Schlüsselaufzählung.
Die theoretische Möglichkeit der Quantenüberlegenheit im Oktober dieses Jahres wurde von Sergey Bravy von IBM Research, David Gosset von der University of Waterloo und Robert König vom Munich Institute bewiesen.
Sie veröffentlichten ihre Forschungsergebnisse
in der Zeitschrift Science , in der sie zeigten, dass eine Quantenmaschine unter bestimmten Bedingungen ein klassisches Computersystem überholen kann.
Obwohl die theoretische Möglichkeit der Quantenüberlegenheit bewiesen wurde, wurde dies in der Praxis noch nicht getan. Google plant, dieses "Missverständnis" im nächsten Jahr zu korrigieren.
Die Essenz des Google-Experiments
Um die Hypothese der Quantenüberlegenheit zu beweisen, werden Google und die NASA
die Funktionen des neuen 72-Qubit-Chips von Google mit dem Codenamen Bristlecone und des Supercomputers Pleiades vergleichen, der unter den
Top500 der leistungsstärksten Computersysteme der Welt (5,95 Petaflops) den 24. Platz belegt.
Klassische Systeme sind Prototypen von Quantenmaschinen in ihrer Leistung immer noch
überlegen und simulieren effektiv den Betrieb von Quantenschaltungen. Der Quantenchip von Google und der Supercomputer der NASA werden eine Reihe von Testberechnungen durchführen. Wenn es dem Bristlecone-Chip gelingt, die Plejaden zu übertreffen, können Unternehmen Quantenüberlegenheit beanspruchen.
/ Foto NASA PDDas Experiment wird auf der Google Cloud API-Plattform durchgeführt, da es nicht funktioniert, diese beiden Computer im selben Raum zu platzieren. Damit Bristlecone funktioniert, müssen jedoch eine Reihe von Bedingungen beachtet werden: Beispielsweise sollte die Umgebungstemperatur nahe am absoluten Nullpunkt liegen.
Die ersten Testergebnisse werden im Juli 2019 vorgestellt. Vertreter von Google sind zuversichtlich, dass Bristlecone eine Quantenüberlegenheit erreichen kann. Der IT-Riese
setzt seine
Hoffnungen auf effiziente Rechenalgorithmen und Fehlerkorrekturmechanismen, die die "Fragilität" von Qubits berücksichtigen, die
durch die externe Umgebung zerstört werden .
Warum ein Google-Experiment fehlschlagen könnte
Im Mai veröffentlichten Alibaba-Wissenschaftler eine Studie (
PDF ), in der sie sagen, dass über Quantenüberlegenheit nur gesprochen werden kann, wenn die Anzahl der Fehler bei der Berechnung von Quantencomputern Null beträgt. Auch wenn die Maschine schneller zählt, macht dies ohne das richtige Ergebnis keinen Sinn. Und diese Fehler treten sicherlich beim Schreiben (und Lesen) von Daten in Qubits aufgrund der Zerstörung ihres Quantenzustands auf. Je mehr Qubits, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie sich gegenseitig in die Arbeit einmischen.
Bisher ist es niemandem gelungen, Null zu erreichen. Die gleiche Bristlecone-Fehlerrate beträgt 0,6%. Und obwohl Google zuversichtlich ist, dass dies ausreicht, kann in der Praxis alles anders ausfallen.
Beachten Sie, dass weltweit mehrere Projekte entwickelt werden, die zur Schaffung effektiver Fehlerkorrekturmechanismen in Quantencomputern beitragen sollen. Zum Beispiel schlug Sebastian Krinner von der Schweizerischen Technischen Hochschule Zürich
vor , mehrere „einfache“ Qubits zu einem logischen Qubit zu kombinieren, um deren Anzahl zu verringern. Für die praktische Implementierung dieser Technologie sind jedoch jahrelange Entwicklungen erforderlich.
Andere versuchen, das Problem zu lösen, indem sie die Entropie reduzieren und mehrere Quantensysteme zu einem großen kombinieren. In einem Blog sprachen wir beispielsweise über Forscher der University of Pennsylvania und ihr Konzept des Dämons Maxwell sowie über die Teleportation von Quantentoren, die von Yale-Wissenschaftlern demonstriert wurde.
Aber selbst wenn es möglich ist, ausreichend effektive Fehlerkorrekturmechanismen für Quantencomputer zu implementieren, tritt eine weitere Komplikation auf. Die Rechenleistung klassischer Supercomputer
steht nicht still . Es werden immer leistungsfähigere Systeme
entwickelt . Selbst wenn es Google gelingt, die Plejaden zu übertreffen, können klassische Maschinen in Zukunft die Quantenmaschinen wieder übertreffen.
/ Foto IBM Research CC BY-NDBeitrag anderer Unternehmen
Eines der am Quantenrennen beteiligten Unternehmen ist Intel. Von den neuesten
Errungenschaften des Unternehmens - ein Computer mit 49 Qubits. Laut Roadmap plant der IT-Riese in den nächsten 5 bis 7 Jahren den Bau eines 1000-Qubit-Systems.
Das Unternehmen schlägt vor, dass Quantencomputer bei so vielen Qubits herkömmlichen Computern überlegen sind. Es gibt jedoch diejenigen, die
glauben, dass dies eine Maschine mit mindestens einer Million Qubits erfordert.
Ein weiteres Unternehmen, das in diesem Bereich tätig ist, ist das Rigetti-Startup. Im Oktober kündigten seine Vertreter eine Millionen-Dollar-Belohnung für jemanden an, der die Überlegenheit eines Qubit-Systems gegenüber einem klassischen Computer beweisen würde.
Um die Forschung voranzutreiben, entwickelte das Unternehmen
einen Cloud-Service zum Erstellen und Ausführen von Quantenalgorithmen, der für alle zugänglich ist. Rigetti-Experten erwarten, dass Experimente mit der Wolke und den Quanten die Entwicklung beider Technologien positiv beeinflussen werden.
PS Ein paar Artikel aus unserem Unternehmensblog:
PPS-Materialien aus unserem Telegrammkanal über IaaS und nicht nur: