Khi Google công bố máy tính lượng tử của họ đã giải quyết được một vấn đề ngoài khả năng của siêu máy tính mạnh nhất, nó là một bước ngoặt cho ngành công nghiệp. Nhưng các nhà nghiên cứu Trung Quốc hiện đã cho thấy họ can giải quyết tương tự sự cố trên một siêu máy tính bình thường chỉ trong vài giây.
Lời hứa cuối cùng của lượng tử máy tính is khả năng của nó để thực hiện một số kỳ công tính toán nhanh hơn nhiều so với các máy cổ điển, hoặc thậm chí giải quyết các vấn đề về cơ bản là không thể bẻ khóa bằng cách sử dụng các phương pháp truyền thống.
Tuy nhiên, lĩnh vực này vẫn còn non trẻ và các thiết bị ngày nay quá nhỏ để có thể hoạt động trên bất kỳ thử thách nào trong thế giới thực. Nhưng trong nỗ lực chứng minh rằng lĩnh vực này đang có nhiều tiến bộ, các nhà phát triển bộ xử lý lượng tử đã mong muốn tìm ra những vấn đề có thể không có nhiều ứng dụng thực tế, nhưng có thể chứng minh khả năng tăng tốc tiềm năng mà công nghệ của họ có thể thực hiện được.
Google đã thực hiện một bước đột phá lớn trên mặt trận này vào năm 2019 khi tuyên bố rằng Bộ xử lý cây sung đã giải quyết một vấn đề mà siêu máy tính sẽ mất 10,000 năm chỉ trong 200 giây. Vấn đề có lợi cho họ, vì về cơ bản nó liên quan đến việc mô phỏng đầu ra của bộ xử lý của họ, nhưng bằng cách cho thấy rằng một máy tính cổ điển sẽ gặp khó khăn, họ có thể khẳng định “quyền tối cao lượng tử”, ngày nay thường được gọi là “lợi thế lượng tử”.
Nhưng bây giờ các nhà nghiên cứu ở Chinmột có đã giải quyết cùng một vấn đề chỉ trong 15 giờ sử dụng some thiết kế thuật toán thông minh và một máy tính lớn vừa phải. Theo tính toán của họ, sẽ chỉ mất vài chục giây nếu họ có quyền truy cập vào các siêu máy tính cỡ lớn.
Thách thức mà Google đặt ra là mô phỏng bộ xử lý của nó hoạt động ít nhiều như một bộ tạo số ngẫu nhiên. Sự khác biệt duy nhất là họ lặp lại thuật toán hàng triệu lần và do bản chất của thuật toán, một mẫu nhất định sẽ xuất hiện trong các số ngẫu nhiên được nhổ ra.
Việc mô phỏng điều này trên một máy tính cổ điển sẽ nhanh chóng trở nên khó khăn khi kích thước của bộ xử lý tăng lên, vì lượng thông tin được mã hóa tăng theo cấp số nhân với mỗi qubit bổ sung. Sử dụng các phương pháp thông thường để giải quyết vấn đề này, Google dự đoán sẽ mất 10,000 năm để mô phỏng bộ xử lý 53-qubit của mình.
Nhóm nghiên cứu từ Viện Vật lý lý thuyết thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc đã alàm tròn điều này bằng cách làm lại toán học cơ bản được sử dụng để giải quyết vấn đề. Họ đại diện cho bộ xử lý như một mạng lưới 3D của các đối tượng toán học được gọi là tensor đại diện cho các cổng logic giữa 53 qubit. Mạng này được lặp lại trên 20 lớp, được thiết kế để đại diện cho 20 chu kỳ mà thuật toán lượng tử chạy qua trước khi đầu ra của bộ xử lý được đọc.
Lợi thế của việc sử dụng tensors là GPU, chip đã hỗ trợ cuộc cách mạng học sâu, có thể xử lý song song chúng rất nhanh chóng. Các nhà nghiên cứu cũng tận dụng lợi thế của thực tế là các tính toán của Google trên Sycamore không chính xác lắm, chỉ đạt được độ trung thực 0.2%. Điều này cho phép họ hy sinh một số độ chính xác của mô phỏng của họ để tăng tốc độ của nó, điều mà họ đã làm bằng cách loại bỏ một số kết nối giữa các qubit.
Kết quả là họ đã quản lý để mô phỏng đầu ra của bộ xử lý Sycamore với độ trung thực 0.37% chỉ trong 15 giờ trên 512 GPU - công suất xử lý thấp hơn đáng kể so với hầu hết các siêu máy tính hàng đầu. Một bài báo phác thảo các kết quả hiện đang được báo chí tại Physical Review Letters, nhưng là một đánh giá không ngang hànged bản in trước được phát hành vào tháng XNUMX năm ngoái.
Mặc dù kết quả phần nào làm nổ bong bóng tối cao lượng tử của Google, nhưng trong một email gửi tới Khoa học, công ty chỉ ra rằng họ đã dự đoán các thuật toán cổ điển sẽ được cải thiện trong bài báo năm 2019 của mình. Nhưng họ nói thêm rằng họ không nghĩ rằng họ sẽ có thể theo kịp tốc độ tăng hiệu suất theo cấp số nhân của máy tính lượng tử trong thời gian dài.
Nó không phải là thử nghiệm tối cao lượng tử duy nhất được hoàn tác. Vào năm 2020, một người Trung Quốc nhóm tuyên bố rằng một vấn đề mà máy tính lượng tử của họ có thể giải quyết trong 200 giâynds sẽ mất 2.5 tỷ năm cho một siêu máy tính, nhưng vào tháng 73, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng nó thực sự chỉ mất XNUMX ngày.
Mặc dù điều này không phủ nhận những tiến bộ đang đạt được trong lĩnh vực này, nhưng ngày càng có nhiều nhà nghiên cứu cho rằng việc đặt các máy lượng tử và máy cổ điển chống lại nhau trên các loại vấn đề tính toán trừu tượng này không thực sự mang lại cảm giác rõ ràng về vị trí của công nghệ. at.
Theo họ, bài kiểm tra thực sự sẽ là khi máy tính lượng tử có thể giải quyết các vấn đề trong thế giới thực nhanh hơn và hiệu quả hơn so với các máy tính cổ điển. Và điều đó có vẻ như nó có thể vẫn còn một số cách.
Tín dụng Hình ảnh: Google
