
Google只是在计算机科学方面取得了巨大飞跃。 Google使用该公司最先进的量子计算机(称为Sycamore)声称“量子至高无上“在世界上最强大的超级计算机上,解决了普通机器几乎不可能的问题。
量子计算机在200秒内完成了复杂的计算。同样的计算将需要大约10,000年的最强大的超级计算机才能完成,由加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校的实验物理学家约翰·马蒂尼斯(John Martinis)领导的研究人员在周三(10月23日)在该期刊上发表的研究中写道自然。
“目前估计为10,000年的古典模拟时间可能会通过改进的经典硬件和算法减少,”马提尼斯实验室的研究生研究员布鲁克斯·福克森(Brooks Foxen)将减少。”在一份声明中说。他补充说:“但是,由于我们目前的速度要快1.5万亿倍,因此我们对这项成就感到自在。”
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量子计算机利用量子力学的怪异物理学来解决经典,半导体计算机难以解决的问题,即使不是不可能的问题。
Google选择征服的计算是产生很长的随机数并检查其值一百万倍的量子。结果是一个解决方案在量子力学领域之外并不是特别有用,但是它对设备的处理能力具有很大的影响。
不确定性的力量
普通计算机使用信息的“位”进行计算,就像在两种状态下一样,这些信息可以存在:1或0。量子计算机使用量子位或“ Qubits”,或“ Qubits”,它们可以同时同时存在为1和0。这个奇怪的后果量子力学被称为叠加状态这是量子计算机优于古典计算机优势的关键。
例如,在任何给定时间,一对位只能存储状态的四个可能组合之一(00、01、10或11)。一对量子位可以同时存储所有四个组合,因为每个量子位同时代表值(0和1)。如果添加更多量子位,则计算机的功率会呈指数增长。三个量子位存储了八个组合,四个Qubits Store 16等等。 Google的新计算机具有53 Quarbits可以存储253个价值,或超过10,000,000,000,000,000亿(10亿)组合。当量子力学的另一个基本和同样奇异的特性进入节目:纠缠状态时,这个数字就会变得更加令人印象深刻。
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在一个描述的现象中阿尔伯特·爱因斯坦作为“距离怪异的动作”,在某个时间点相互作用的粒子可能会纠缠。这意味着测量一个粒子的状态使您可以同时了解另一个粒子的状态,而不论粒子之间的距离如何。如果将量子计算机的量表纠缠在一起,则可以同时测量它们。
Google的量子计算机由超导金属的显微镜电路组成,该金属以复杂的叠加状态缠住53吨。这纠缠量子在零到253之间生成一个随机数,但是由于量子干扰,某些随机数比其他随机数更多。当计算机测量这些随机数百万次时,一个模式是由于它们的分布不均匀而产生的。
福克斯说:“对于古典计算机来说,计算这些操作的结果要困难得多,因为它需要计算在253个可能的状态中的任何一种,其中53个来自Qubits数量的状态中的任何一种,[国家的指数缩放]就是为什么人们对量子计算感兴趣的原因。”
利用量子纠缠和叠加的奇怪特性,马提尼酒的实验室在200秒内使用了Sycamore芯片产生了这种分布模式。
在纸上,很容易说明为什么量子计算机可以胜过传统计算机。展示现实世界中的任务是另一个故事。尽管古典计算机可以在其处理器中堆叠数百万个操作位,而量子计算机则难以扩展其可以使用的量子数。短时间后,纠缠量子孔毫无意义,容易受到噪音和错误的影响。
研究人员说,尽管这项Google的成就无疑是量子计算领域的一项壮举,但该领域仍处于起步阶段,实用的量子计算机仍处于远处。
最初出版现场科学。