क्वांटम कंप्यूटर के विकास की गति का वर्णन करने के लिए एक नया कानून?

निवेन का नियम कहता है कि क्वांटम कंप्यूटर "डबल घातीय गति" में सुधार करते हैं। यदि वह समय की कसौटी पर खरा उतर सकता है, तो क्वांटम श्रेष्ठता की प्रतीक्षा लंबी नहीं है।

Google का फॉक्सटेल क्वांटम प्रोसेसर

दिसंबर 2018 में, Google AI के वैज्ञानिकों ने Google से सबसे अच्छे क्वांटम प्रोसेसर पर गणना की। वे एक नियमित लैपटॉप पर इन गणनाओं को पुन: पेश करने में सक्षम थे। फिर जनवरी में उन्होंने क्वांटम चिप के बेहतर संस्करण पर एक ही परीक्षण शुरू किया। इस बार उन्हें परिणाम का अनुकरण करने के लिए एक शक्तिशाली डेस्कटॉप कंप्यूटर की आवश्यकता थी। और फरवरी तक, उनके पास अब क्लासिक कंप्यूटर नहीं थे जो उनके क्वांटम प्रतिद्वंद्वियों का अनुकरण करने में सक्षम थे। ऐसा करने के लिए, शोधकर्ताओं को सर्वर के विशाल नेटवर्क पर प्रोसेसर समय का अनुरोध करना पड़ा।

Google की क्वांटम आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस लेबोरेटरी के निदेशक हार्टमुट निवेन ने कहा, "फरवरी में शायद ही कभी, मुझे कुछ कॉल करने और कहने के लिए," हमें और अधिक कोटा चाहिए। "हमने ऐसे कार्यों को चलाया जिसमें एक लाख प्रोसेसर की आवश्यकता थी।"

इस तेजी से सुधार ने तथाकथित को प्रेरित किया निवेन का नियम, एक नया नियम है जो बताता है कि क्लासिक कंप्यूटरों के साथ क्वांटम कंप्यूटर कितनी तेजी से पकड़ते हैं। नियम का जन्म एक आंतरिक अवलोकन के रूप में हुआ था, और उसके बाद ही निवेन ने मई में Google क्वांटम स्प्रिंग संगोष्ठी में इसका उल्लेख किया। वहाँ, उन्होंने कहा कि क्वांटम कंप्यूटर "डबल घातीय" गति के साथ शास्त्रीय शक्ति की तुलना में कंप्यूटिंग शक्ति को बढ़ाते हैं - डगमगाते हुए तेज गति।

निवेन ने कहा, "डबल घातीय वृद्धि के साथ," पहली बार में ऐसा लगता है कि कुछ भी नहीं हो रहा है, कुछ भी नहीं हो रहा है, और फिर ओह - और अचानक आप दूसरी दुनिया में हैं। "यही तो हम देख रहे हैं।"

यहां तक ​​कि घातीय वृद्धि काफी तीव्र घटना है। इसका अर्थ है कि एक निश्चित मात्रा बढ़ती है, दो: 2 ¹ , 2 ² , 2 ³ , 2 ⁴ की शक्तियां। सबसे पहले, वृद्धि इतनी ध्यान देने योग्य नहीं है, लेकिन बाद वाले विशाल हैं। मूर का नियम, प्रसिद्ध नियम जो लगभग हर दो साल में कंप्यूटिंग शक्ति को दोगुना करता है, घातीय है।

डबल घातीय वृद्धि अधिक महत्वपूर्ण लगती है। दो की डिग्री बढ़ाने के बजाय, मान दो की डिग्री के रूप में बढ़ता है: 2 ^{2 1} , 2 ^{2 2} , 2 ^{2 3} , 2 ^{2 4} । हाल के एक लेख में डबल घातीय वृद्धि पर प्रकाश डाला गया था, " कंप्यूटर विशेषज्ञ परीक्षण योग्य ज्ञान की सीमाओं का विस्तार करते हुए " और कुछ कम्प्यूटेशनल समस्याओं की जटिलता की विशाल वृद्धि दर का वर्णन किया। डबल घातीय वृद्धि इतनी अनूठी है कि वास्तविक दुनिया में उदाहरणों को खोजना उसके लिए मुश्किल है। और क्वांटम कंप्यूटिंग में प्रगति की गति इस तरह का पहला उदाहरण हो सकता है।

डबल घातीय गति जिसके साथ, निवेन के अनुसार, क्वांटम कंप्यूटर शास्त्रीय कंप्यूटरों के साथ पकड़ रहे हैं, दो घातीय कारकों के संयोजन का परिणाम है। सबसे पहले, क्वांटम कंप्यूटरों को शास्त्रीय लोगों पर एक आंतरिक घातीय लाभ होता है: यदि, उदाहरण के लिए, क्वांटम सर्किट में चार क्विट हैं, तो इसकी कंप्यूटिंग शक्ति 16 साधारण बिट्स के सर्किट के बराबर है। यह क्वांटम तकनीक में सुधार के बिना भी सच होगा।

क्वांटम प्रोसेसर के तेजी से सुधार के कारण दूसरा घातीय कारक दिखाई देता है। निवेन का कहना है कि Google के सर्वश्रेष्ठ क्वांटम चिप्स में तेजी से तेजी से सुधार हो रहा है। यह गति त्रुटियों की संख्या में कमी के कारण है। इसने इंजीनियरों को बड़े क्वांटम प्रोसेसर बनाने की अनुमति दी, निवेन ने कहा। यदि शास्त्रीय कंप्यूटरों को क्वांटम प्रोसेसर का अनुकरण करने के लिए घातीय अधिक कंप्यूटिंग शक्ति की आवश्यकता होती है, और समय के साथ इन क्वांटम प्रोसेसर की शक्ति तेजी से बढ़ती है, तो परिणाम क्वांटम और शास्त्रीय मशीनों के बीच एक डबल घातीय संबंध है।


हार्टमुट निवेन, Google की क्वांटम कृत्रिम बुद्धिमत्ता लैब के निदेशक

हर कोई इस बात को लेकर आश्वस्त नहीं है। सबसे पहले, क्लासिक कंप्यूटर अभी भी खड़े नहीं हैं। नियमित चिप्स में सुधार जारी है, भले ही मूर का कानून अब काम नहीं करता है । इसके अलावा, कंप्यूटर वैज्ञानिक लगातार अधिक कुशल एल्गोरिदम के साथ आ रहे हैं जो क्लासिक कंप्यूटरों को बनाए रखने में मदद करते हैं।

मैरीलैंड विश्वविद्यालय में क्वांटम सूचना और कंप्यूटर विज्ञान के लिए संयुक्त केंद्र के निदेशकों में से एक, एंड्रयू चिल्ड्स ने कहा, "शास्त्रीय और क्वांटम पक्षों से सुधार सहित सभी बढ़ते भागों को देखते हुए, इस विकास को डबल घातीय कहना मुश्किल है।"

और यद्यपि सटीक गति जिसके साथ क्वांटम कंप्यूटर शास्त्रीय कंप्यूटरों के साथ पकड़ रहे हैं, बहस का विषय हो सकता है, क्वांटम प्रौद्योगिकी के तेजी से सुधार के बारे में कोई संदेह नहीं है।

"मुझे लगता है कि इस प्रगति की निर्विवाद वास्तविकता ने उन लोगों की तरफ से गेंद को पारित कर दिया है जो मानते हैं कि स्केलेबल क्वांटम कंप्यूटर काम नहीं करेंगे," स्कॉट एरोन्सन ने ऑस्टिन में टेक्सास विश्वविद्यालय में एक आईटी विशेषज्ञ, ईमेल द्वारा लिखा। "अब उन्हें स्पष्ट रूप से स्पष्ट करना होगा कि यह प्रगति कहाँ और क्यों रुकेगी।"

क्वांटम कंप्यूटिंग के क्षेत्र का मुख्य लक्ष्य प्रभावी क्वांटम गणना का उत्पादन करना है जो कि सबसे शक्तिशाली शास्त्रीय कंप्यूटर (और ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी के शिखर सम्मेलन सुपर कंप्यूटर को अब सबसे शक्तिशाली माना जाता है) पर उचित मात्रा में अनुकरण नहीं किया जा सकता है। और क्वांटम कंप्यूटर विकसित करने वाले विभिन्न अनुसंधान समूहों के बीच, Google इस लक्ष्य के अपने लक्ष्य को घोषित करने में विशेष रूप से जोर से कहा जाता है, जिसे "क्वांटम श्रेष्ठता" कहा जाता है।

अब तक, क्वांटम श्रेष्ठता मायावी बनी हुई है - कभी-कभी ऐसा लगता है कि यह अभी हासिल किया गया है, लेकिन अभी तक असफल रहा है। लेकिन अगर निवेन का नियम लागू किया जाता है, तो यह लक्ष्य कम है। निवेन ठीक नहीं कहते हैं, जब उनकी राय में, Google टीम क्वांटम श्रेष्ठता हासिल करेगी, लेकिन स्वीकार करती है कि यह जल्द ही हो सकता है।

"हम अक्सर कहते हैं कि हमें लगता है कि हम इसे 2019 में हासिल करेंगे," निवेन ने कहा। "सभी संकेत पहले से ही हैं।"