Гуглов квантни рачунар Виллов
Гоогле Куантум АИ
Шта је то са квантним рачунарима што их чини моћнијим од конвенционалних машина? Нови експеримент показује да својство „квантне контекстуалности“ може бити кључни састојак.
Квантни рачунари се фундаментално разликују од свих других рачунара јер користе јединствене квантне феномене који недостају у конвенционалној електроници. На пример, њихови градивни блокови, који се називају кубити, рутински се стављају у стања суперпозиције – они наизглед преузимају два својства одједном која се обично међусобно искључују – или се повезују кроз нераскидиву везу квантне запетљаности.
Сада су истраживачи из Гоогле Куантум АИ користили свој квантни рачунар Виллов да изведу неколико демонстрација које показују да својство квантне контекстуалности такође игра значајну улогу.
Квантна контекстуалност хвата необичност у мерењу својстава квантних објеката. Док на боју оловке, рецимо, не утиче да ли је мерите пре или после мерења дужине оловке, за квантни објекат резултати мерења се не могу третирати као већ постојеће особине које су независне од свих других мерења.
Ова контекстуалност је раније проучавана у специјализованим експериментима са квантном светлошћу, а 2018. године тим истраживача је математички доказао да се може користити и у алгоритму квантног рачунарства.
Приметно, овај алгоритам би омогућио квантном рачунару да пронађе математичку формулу скривену унутар већег математичког објекта у фиксном броју корака, без обзира на то колико је велики тај објекат. Другим речима, квантна контекстуалност омогућава нешто слично проналажењу игле у пласту сена без обзира на величину пласта сена.
Гугл-ов експеримент је имплементирао овај алгоритам на све већи број кубита, од само неколико до 105, што је еквивалентно повећању пласта сена. Пошто Виллов има више шума, што значи да је мање без грешака, од идеалног теоријског квантног рачунара за који је алгоритам написан, број корака се повећавао са бројем кубита. Међутим, Виллов је и даље користио мање корака него што су истраживачи проценили да би било потребно традиционалном рачунару.
На овај начин, чини се да квантна контекстуалност води ка квантној предности – случају квантног рачунара који користи своју квантност да надмаши перформансе класичних уређаја. Поред тога, тим је имплементирао неколико других квантних рачунарских протокола који зависе од квантне контекстуалности и открио је да су његови ефекти јачи него у претходним студијама.
„Када сам први пут чуо за ово, рекао сам да то не може бити истина. То је прилично невероватно“, каже Адан Цабелло са Универзитета у Севиљи у Шпанији.
„Ови резултати јасно показују како тренутни квантни рачунари померају границе експерименталне квантне физике“, каже Вир Булчандани са Универзитета Рајс у Тексасу. Он каже да сваки квантни рачунар који је кандидат за корисну квантну предност треба да буде у стању да изврши ове задатке, као мерило његовог квантног карактера.
Међутим, демонстрација још увек није доказ квантне предности која би се могла применити у пракси јер је алгоритам из 2018. ригорозно доказао супериорност квантног рачунара над класичним рачунарима само за већи број кубита него што их има Виллов, и коришћењем кубита који су мање склони грешкама, каже Даниел Лидар са Универзитета у Јужној Калифорнији. Следећи корак може бити повезивање новог рада са квантним алгоритмима за исправљање грешака, каже он.
Поред тога што нуди ново мерило за квантне рачунаре, овај експеримент такође наглашава важност најосновнијих аспеката квантне физике. Кабело каже да истраживачима још увек недостаје свеобухватна теорија о томе шта тачно узрокује квантну предност, али за разлику од уплитања, које се често мора створити, контекстуалност је, на неки начин, уграђена у квантне објекте. Квантни рачунари као што је Виллов сада су довољно добри да нас приморају да необичност квантне физике схватимо заиста озбиљно, каже он.
Теме:
