Хабрахабр

[Перевод] Новый закон для описания скорости развития квантовых компьютеров?

Закон Нивена говорит, что квантовые компьютеры улучшаются с «дважды экспоненциальной скоростью». Если он выдержит проверку временем, то ждать квантового превосходства осталось недолго.


Квантовый процессор Foxtail от Google

Им удалось воспроизвести эти вычисления на обычном ноутбуке. В декабре 2018 года учёные из Google AI провели вычисления на лучшем квантовом процессоре от Google. На этот раз для симуляции результата им понадобился уже мощный настольный компьютер. Затем в январе они запустили тот же тест на улучшенной версии квантового чипа. Для этого исследователям пришлось запрашивать процессорное время на огромной сети серверов. А к февралю у них уже не нашлось классических компьютеров, способных симулировать своих квантовых соперников.

„Мы запускали задачи, требовавшие миллиона процессоров“.
Такое быстрое улучшение привело к появлению т.н. «Где-то в феврале мне пришлось сделать несколько звонков и сказать: „Эй, нам нужно побольше квоты“, — сказал Хартмут Нивен, директор лаборатории квантового искусственного интеллекта Google. Правило родилось, как внутреннее наблюдение, и только потом Нивен упомянул о нём в мае на симпозиуме Google „Квантовая весна“. „закона Нивена“, нового правила, описывающего, насколько быстро квантовые компьютеры нагоняют классические. Там он рассказал, что квантовые компьютеры увеличивают вычислительную мощность по сравнению с классическими с „дважды экспоненциальной“ скоростью – ошеломительно быстрое движение.

– Именно это мы и наблюдаем“. С двойным экспоненциальным ростом „сначала кажется, что ничего не происходит, ничего не происходит, а потом ой – и внезапно вы уже в другом мире, — сказал Нивен.

Он означает, что некая величина растёт, как степени двойки: 21, 22, 23, 24. Даже экспоненциальный рост – явление довольно быстрое. Закон Мура, знаменитое правило, по которому вычислительная мощность удваивается примерно каждые два года, экспоненциален. В первые разы увеличение не так сильно заметно, но последующие получаются огромными.

Вместо увеличения степеней двойки, величина растёт, как степени степени двойки: 221, 222, 223, 224. Двойной экспоненциальный рост выглядит более существенно. Двойной экспоненциальный рост настолько уникален, что ему сложно найти примеры в реальном мире. Двойной экспоненциальный рост освещался в недавней статье „Специалисты по информатике расширяют рубежи проверяемого знания“, и описывал огромную скорость роста сложности определённых вычислительных проблем. И скорость прогресса в квантовых вычислениях может стать первым таким примером.

Первый – у квантовых компьютеров есть внутреннее экспоненциальное преимущество перед классическими: если, к примеру, в квантовом контуре есть четыре кубита, то его вычислительная мощность сравнима с контуром из 16 обычных битов. Двойная экспоненциальная скорость, с которой, как считает Нивен, квантовые компьютеры догоняют классические, является следствием комбинации двух экспоненциальных факторов. Это было бы так даже без улучшения квантовых технологий.

Нивен говорят, что лучшие квантовые чипы от Google в последнее время улучшаются с экспоненциальной скоростью. Второй экспоненциальный фактор появляется благодаря быстрому улучшению квантовых процессоров. Это позволило инженерам строить более крупные квантовые процессоры, сказал Нивен. Эта скорость обусловлена уменьшением количества ошибок. Если классическим компьютерам требуется экспоненциально больше вычислительной мощности для симуляции квантовых процессоров, а мощность этих квантовые процессоры со временем растёт экспоненциально, то в итоге получается двойное экспоненциальное взаимоотношение между квантовыми и классическими машинами.


Хартмут Нивен, директор лаборатории квантового искусственного интеллекта Google

Во-первых, классические компьютеры не стоят на месте. Не все убеждены в этом. Кроме того, специалисты по информатике постоянно придумывают более эффективные алгоритмы, помогающие классическим компьютерам не отставать. Обычные чипы продолжают улучшаться, даже если закон Мура уже не работает.

»Учитывая все движущиеся части, включая улучшения с классической и квантовой сторон, тяжело назвать этот рост двойным экспоненциальным", — сказал Эндрю Чайлдс, один из директоров совместного центра квантовой информации и информатики Мэрилендского университета.

И хотя точная скорость, с которой квантовые компьютеры догоняют классические, может являться предметом споров, сомнений в быстром улучшении квантовой технологии нет.

– Теперь им придётся чётко сформулировать, где и почему остановится этот прогресс». «Думаю, что неоспоримая реальность этого прогресса передала мяч на сторону людей, считающих, что масштабируемые квантовые компьютеры не смогут работать, — написал Скот Ааронсон, специалист по информатике из Техасского университета в Остине, нам по емейл.

И среди разных исследовательских групп, разрабатывающих квантовые компьютеры, Google особенно громко заявляет о своём преследовании этой цели, известной, как «квантовое превосходство». Основная цель области квантовых вычислений – производить эффективные квантовые подсчёты, которые невозможно симулировать за разумное время на самых мощных классических компьютерах (а самым мощным сейчас считается суперкомпьютер Summit Ок-Риджской национальной лаборатории).

Но если закон Нивена будет выполняться, то до этой цели осталось недолго. Пока что квантовое превосходство остаётся неуловимым – иногда кажется, что его вот-вот достигнут, но пока не удаётся. Нивен не говорит, когда именно, по его мнению, команда Google достигнет квантового превосходства, но допускает, что это может произойти скоро.

– Все признаки этого уже налицо». «Мы часто говорим, что думаем, что достигнем его в 2019 году, — сказал Нивен.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть