การคำนวณควอนตัมเป็นเพียงพายในท้องฟ้า?

ฉันมีปริญญาวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ ฉันทำงานด้านไอทีและทำมาหลายปีแล้ว ในช่วงเวลานั้นคอมพิวเตอร์ "แบบคลาสสิก" มีขั้นสูงโดยการก้าวกระโดดและขอบเขต ตอนนี้ฉันมีไดรฟ์ดิสก์เทราไบต์ในลิ้นชักห้องนอนของฉันอยู่ในถุงเท้าโทรศัพท์ของฉันมีพลังการประมวลผลที่ยอดเยี่ยมและคอมพิวเตอร์ได้ปฏิวัติชีวิตของเรา

แต่เท่าที่ฉันรู้การคำนวณควอนตัมไม่ได้ทำอะไรเลย ยิ่งไปกว่านั้นดูเหมือนว่ามันจะยังคงอยู่อย่างนั้น การคำนวณควอนตัมมาถึงจุดสิ้นสุดของหนาสี่สิบปีและการคำนวณที่แท้จริงได้ทิ้งไว้ในฝุ่น ดูไทม์ไลน์ของ Wikipedia และถามตัวคุณเองว่า adder คู่ขนานอยู่ที่ไหน Atlas หรือเทียบเท่า MU5 อยู่ที่ไหน ฉันไปมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ดูประวัติของบทความแมนเชสเตอร์คอมพิวเตอร์ใน Wikipedia คอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่แสดงความคืบหน้าคล้ายกัน ในทางตรงกันข้ามดูเหมือนว่าพวกเขาจะไม่ได้ลงจากพื้นดิน คุณจะไม่ซื้อใน PC World เร็ว ๆ นี้

คุณจะสามารถ? มันคือทั้งหมดที่โฆษณาและอากาศร้อนหรือไม่ การคำนวณควอนตัมเป็นเพียงพายในท้องฟ้า? มันเป็นเพียงแค่การติดขัดในวันพรุ่งนี้แสวงหาเร่โดยควอนตัม quacks ให้ประชาชนใจง่าย? ถ้าไม่ทำไมไม่

การคำนวณควอนตัมเป็นเพียงพายในท้องฟ้า?

จนถึงตอนนี้ก็กำลังมองมาทางนี้ เราได้เข้าถึงวงกลมนี้อย่างจริงจังในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมา แต่ประสบความสำเร็จไม่มากนัก ตอนนี้เรามีคอมพิวเตอร์ควอนตัม แต่พวกเขาไม่ใช่พายที่เราต้องการซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถแก้ปัญหาได้เร็วขึ้นหรือมีประสิทธิภาพที่ดีกว่าคอมพิวเตอร์คลาสสิค

คุณจะไม่ซื้อใน PC World เร็ว ๆ นี้

คุณจะสามารถ?

เราไม่สามารถทำนายอนาคตได้ แต่ถ้าฉันต้องเดาตอนนี้ฉันจะพูดว่า "ไม่" ยังไม่มีแอปพลิเคชันใด ๆ ที่การคำนวณควอนตัมจะมีค่าเพียงพอ แต่เราอาจมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมในสถาบันพิเศษจำนวนน้อยที่ทำการคำนวณพิเศษมาก (เช่นซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เรียกว่าไททันที่ห้องทดลองแห่งชาติ Oak Ridge หรือเช่นเครื่องเร่งอนุภาค cyclotron ที่ทำการทดลองพิเศษ)

มันคือทั้งหมดที่โฆษณาและอากาศร้อนหรือไม่

ส่วนใหญ่เป็นโฆษณา แต่น่าเสียดายที่

แต่การประยุกต์ในเคมีควอนตัมสามารถเปลี่ยนแปลงเกมได้อย่างแน่นอน แทนที่จะทำการทดลองทางร่างกายกับโมเลกุลของยาหรือปุ๋ยหลายพันตัวเราสามารถค้นหาโมเลกุลที่ดีที่สุดในคอมพิวเตอร์ โมเลกุลทำตัวควอนตัมโดยอัตโนมัติและการจำลองกลศาสตร์ควอนตัมนั้นไม่ได้มีประสิทธิภาพในคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม แต่อยู่ในคอมพิวเตอร์ควอนตัม การลงทุนด้าน QC ของ Google ส่วนใหญ่นั้นใช้สำหรับงานด้านเคมี [ 1 ]

มันเป็นเพียงแค่การติดขัดในวันพรุ่งนี้แสวงหาเร่โดยควอนตัม quacks ให้ประชาชนใจง่าย? ถ้าไม่ทำไมไม่

น่าเสียดายมาก

คุณอาจเป็นหนึ่งในนักเรียนที่มีความสามารถมากขึ้นในชั้นเรียนของคุณที่มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ คุณอาจสังเกตเห็นว่ามีคุณเพียงไม่กี่คนเท่านั้นและมีนักเรียนที่มีความสามารถปานกลางและสูงกว่าเล็กน้อย มีปรากฏการณ์ที่คล้ายกันในระดับศาสตราจารย์ อาจารย์หลายคนไม่พบว่าง่ายหรือ "เป็นธรรมชาติ" ในการเขียนข้อเสนอการให้ทุนที่ได้รับเป็นอย่างดี แต่พวกเขาต้องการเงินทุนเพื่อให้ทำงานและเพื่อให้แน่ใจว่าปริญญาเอกของพวกเขา นักเรียนจะไม่หิวโหยจากประสบการณ์การประชุมทางวิทยาศาสตร์และการเข้าถึงซอฟต์แวร์ที่ต้องการ

เมื่อศาสตราจารย์กลายเป็น:

• หมดหวังสำหรับการระดมทุนหรือ

• จมอยู่กับปัญหาอื่น ๆ ในชีวิตเช่นต้องดูแลลูกด้วยโรคมะเร็งหรือ

• ตระหนักว่าพวกเขาจะไม่ทำการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ครั้งใหญ่เหมือนนักวิทยาศาสตร์บางคนทำเมื่อ 100 ปีก่อนชีวิตกลายเป็นเรื่องการเอาตัวรอดรักษาครอบครัวที่มีความสุขและทำในสิ่งที่พวกเขาสนุกมากกว่าการสร้างโลกที่ดีกว่าให้หลาน ในฐานะอาจารย์ฉันสามารถบอกคุณได้ว่าเพื่อนร่วมงานหลายคนของฉันไม่ได้เป็น "ขุนนาง" ตามที่สาธารณชนมักมองว่านักวิทยาศาสตร์เป็น

ฉันรู้ว่ามีคนประมาณ 1,000 คนที่มีเงินทุนเพื่อทำงานในการคำนวณควอนตัม แต่ดูเหมือนว่าไม่มีใครตั้งใจจะหลอก "คนใจง่าย" ในทางที่น่ากลัว พวกเราส่วนใหญ่เพิ่งสมัครขอรับทุนจากมหาวิทยาลัยของเราหรือผ่านรัฐบาลของเราและเราไม่ได้ตั้งใจที่จะพูดเกินจริงถึงความสำคัญของงานของเรามากกว่านักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ที่แข่งขันกันเพื่อเงินเท่ากัน (เราต้องแข่งขันกับนักฟิสิกส์โมเลกุล เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการแก้ไขการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเพียงเพราะโมเลกุลที่พวกเขากำลังทำงานอยู่ในชั้นบรรยากาศของเราหรือนักชีวฟิสิกส์ที่แกล้งทำเป็นงานของพวกเขาอาจรักษาโรคมะเร็งเพียงเพราะพวกเขากำลังทำงานกับโมเลกุลที่โดดเด่นในร่างกาย)

"hype" จำนวนมากเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมมาจากสื่อ นักข่าวได้บิดเนื้อหาของเอกสารของฉันเพื่อสร้างหัวข้อที่สะดุดตาซึ่งจะได้รับการคลิกมากขึ้นเกี่ยวกับโฆษณาของพวกเขาและหัวหน้าของพวกเขาทำให้พวกเขากดดันที่จะทำสิ่งนี้หรือพวกเขาจะตกงานไปฝึกงานคนอื่นที่ไม่สนใจมาก เกี่ยวกับความซื่อสัตย์

โฆษณาบางส่วนนั้นมาจากนักวิทยาศาสตร์เองหลายคนที่เชื่อว่าการประมวลผลควอนตัมอย่างแท้จริงจะเป็นการปฏิวัติเพราะปริญญาเอกของพวกเขา ผู้บังคับบัญชาไม่มีการศึกษาที่ยอดเยี่ยม (โปรดจำไว้ว่ามหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์เป็นหนึ่งในมหาวิทยาลัยที่ดีที่สุดในโลกและมหาวิทยาลัยส่วนใหญ่ยังไม่ได้ใกล้ชิด) หรือบางทีในบางกรณีมีการโฆษณาชวนเชื่อจากผู้คนที่หวังจะหาเงินทุน นอกเหนือจากนี้

ฉันเชื่อว่าประชาชนควรลงทุนในการคำนวณควอนตัมนิดหน่อยเพราะพวกเขาทำเพื่อการวิจัยอื่น ๆ มากมายซึ่งไม่ได้รับประกันผลลัพธ์ที่เป็นบวก บ่อยครั้งที่โฆษณาเกินจริงโดยนักข่าวนักวิทยาศาสตร์ไม่รู้หรือนักวิทยาศาสตร์ที่ไม่รู้ว่าคิดว่าพวกเขาต้องการมันเพื่อความอยู่รอด นอกจากนี้ยังมีการวิพากษ์วิจารณ์อย่างรุนแรงจากนักข่าวและหน่วยงานด้านเงินทุน

ไม่มีอะไรที่คุณพูดในคำถามของคุณผิด
ฉันเพิ่งให้เหตุผลบางอย่างว่าทำไมพวกเขาถึงถูกต้อง

ฉันจะพยายามเข้าใกล้สิ่งนี้จากมุมมองที่เป็นกลาง คำถามของคุณเป็นแบบ "อิงตามความคิดเห็น" แต่ยังมีประเด็นสำคัญที่ต้องทำ ในทางทฤษฎีไม่มีข้อโต้แย้งที่น่าเชื่อ (ยัง) ว่าทำไมคอมพิวเตอร์ควอนตัมจึงไม่สามารถใช้งานได้จริง แต่ลองดูสิ: คอมพิวเตอร์ควอนตัมล้มเหลวอย่างไร: รหัสควอนตัม, ความสัมพันธ์ในระบบทางกายภาพและการสะสมเสียง - กิลกาไลและโพสต์บล็อกที่เกี่ยวข้องโดยสกอตต์แอรอนสันสันซึ่งเขาเสนอข้อโต้แย้ง นอกจากนี้อ่านคำตอบของ James Wottonต่อโพสต์ QCSE ที่เกี่ยวข้อง: การโต้เถียงของ Gil Kalai กับคอมพิวเตอร์ควอนตัมทอพอโลยีหรือไม่

คณิตศาสตร์มากเกินมีบทสรุปที่ดี: ข้อโต้แย้งทางคณิตศาสตร์กับควอนตัมคอมพิวเตอร์

แต่ใช่แน่นอนมีปัญหาทางวิศวกรรม

ปัญหา (ดัดแปลงมาจากarXiv: cs / 0602096 ):

• ความไวต่อการโต้ตอบกับสภาพแวดล้อม:คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีความไวสูงมากต่อการโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมเนื่องจากการโต้ตอบใด ๆ (หรือการวัด) นำไปสู่การล่มสลายของฟังก์ชั่นของรัฐ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า decoherence มันเป็นเรื่องยากมากที่จะแยกระบบควอนตัมโดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบที่ได้รับการออกแบบมาสำหรับการคำนวณโดยไม่ต้องยุ่งกับสภาพแวดล้อม ยิ่งจำนวนของ qubits ยิ่งมากเท่าไรก็ยิ่งเป็นการรักษาความเชื่อมโยงกันเท่านั้น

  [อ่านเพิ่มเติม: Wikipedia: decoumence ควอนตัม ]

• การกระทำประตูควอนตัมที่ไม่น่าเชื่อถือ:การคำนวณควอนตัมใน qubits สามารถทำได้โดยการดำเนินการกับพวกเขาด้วยอาร์เรย์ของการเปลี่ยนแปลงที่ดำเนินการในหลักการโดยใช้ประตูขนาดเล็ก จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องไม่มีข้อผิดพลาดของเฟสในการแปลงเหล่านี้ แต่รูปแบบในทางปฏิบัติมีแนวโน้มที่จะแนะนำข้อผิดพลาดดังกล่าว นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ว่าการลงทะเบียนควอนตัมนั้นได้ถูกนำมารวมกับสภาพแวดล้อมก่อนที่จะเริ่มการคำนวณ นอกจากนี้ความไม่แน่นอนในระยะเริ่มต้นทำให้การสอบเทียบโดยการหมุนไม่เพียงพอ นอกจากนี้เราต้องพิจารณาถึงการขาดความแม่นยำในการควบคุมแบบดั้งเดิมที่ใช้การแปลงเมทริกซ์ การขาดความแม่นยำนี้ไม่สามารถชดเชยได้อย่างสมบูรณ์โดยอัลกอริทึมควอนตัม

• ข้อผิดพลาดและการแก้ไข: การแก้ไขข้อผิดพลาดแบบคลาสสิกใช้ความซ้ำซ้อน วิธีที่ง่ายที่สุดคือการจัดเก็บข้อมูลหลาย ๆ ครั้งและ - หากพบว่าสำเนาเหล่านี้ไม่เห็นด้วยในภายหลัง - เพียงแค่ลงคะแนนเสียงข้างมาก เช่นสมมติว่าเราคัดลอกสามครั้ง สมมติว่าข้อผิดพลาดที่มีเสียงดังทำลายสถานะสามบิตเพื่อให้บิตหนึ่งมีค่าเท่ากับศูนย์ แต่อีกสองบิตมีค่าเท่ากับหนึ่ง ถ้าเราคิดว่าข้อผิดพลาดที่มีเสียงดังมีความเป็นอิสระและเกิดขึ้นกับบางส่วนน่าจะเป็น$p$เป็นไปได้มากที่สุดว่าข้อผิดพลาดเป็นข้อผิดพลาดแบบบิตเดียวและข้อความที่ส่งเป็นสามข้อ เป็นไปได้ว่ามีข้อผิดพลาดสองบิตเกิดขึ้นและข้อความที่ส่งมีค่าเท่ากับสามศูนย์ แต่ผลลัพธ์นี้มีโอกาสน้อยกว่าผลลัพธ์ข้างต้น การคัดลอกข้อมูลควอนตัมเป็นไปไม่ได้เนื่องจากทฤษฎีบทไม่มีการโคลนนิ่ง ทฤษฎีนี้ดูเหมือนว่าจะนำเสนออุปสรรคในการกำหนดทฤษฎีของการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม แต่มันเป็นไปได้ที่จะกระจายข้อมูลหนึ่ง qubit ไปสู่สถานะที่ยุ่งเหยิงของ qubits (ทางกายภาพ) หลายตัว Peter Shor ค้นพบวิธีการนี้ในการกำหนดรหัสการแก้ไขข้อผิดพลาดเชิงควอนตัมโดยการจัดเก็บข้อมูลของหนึ่ง qubit บนสถานะที่มีการพันกันอย่างมากของเก้า qubits อย่างไรก็ตามรหัสการแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัมปกป้องข้อมูลควอนตัมจากข้อผิดพลาดของบางรูปแบบที่ จำกัด นอกจากนี้ มีประสิทธิภาพสำหรับข้อผิดพลาดในจำนวนบิตเล็ก ๆ เท่านั้น ยิ่งไปกว่านั้นจำนวนของ qubits ที่จำเป็นสำหรับการแก้ไขข้อผิดพลาดโดยปกติจะไม่ขยายขนาดได้ดีกับจำนวนของ qubits ที่เกิดข้อผิดพลาดจริง

  [อ่านเพิ่มเติม: วิกิพีเดีย: การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม ]

• ข้อ จำกัด ในการเตรียมรัฐ: การเตรียมรัฐเป็นขั้นตอนแรกที่จำเป็นที่จะต้องพิจารณาก่อนเริ่มการคำนวณควอนตัมใด ๆ ในแผนการส่วนใหญ่ qubits จำเป็นต้องอยู่ในสถานะซ้อนทับที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการคำนวณควอนตัมเพื่อดำเนินการอย่างถูกต้อง แต่การสร้างสถานะโดยพลการอย่างแม่นยำนั้นสามารถทำให้เกิดความซับซ้อนอย่างซับซ้อน (ทั้งในเวลาและทรัพยากร (ประตู))

• ข้อมูลควอนตัมความไม่แน่นอนและเอนโทรปีของประตูควอนตัม: ข้อมูลคลาสสิกนั้นง่ายต่อการขอรับโดยการมีปฏิสัมพันธ์กับระบบ ในทางกลับกันความเป็นไปไม่ได้ของการโคลนนิ่งหมายความว่าไม่สามารถระบุสถานะที่ไม่รู้จักใด ๆ ได้ ซึ่งหมายความว่าหากระบบได้รับการจัดทำขึ้นเป็นพิเศษความสามารถของเราในการควบคุมนั้นยังคง จำกัด ข้อมูลเฉลี่ยของระบบได้รับจากเอนโทรปี ความมุ่งมั่นของเอนโทรปีจะขึ้นอยู่กับสถิติที่เชื่อฟังโดยวัตถุ

• ข้อกำหนดสำหรับอุณหภูมิต่ำ : สถาปัตยกรรมการคำนวณควอนตัมหลายตัว เช่นการคำนวณควอนตัมยิ่งยวดต้องการอุณหภูมิที่ต่ำมาก (ใกล้เคียงกับศูนย์สัมบูรณ์) สำหรับการทำงาน

ความคืบหน้า:

• ประมาณหนึ่งทศวรรษครึ่งที่ผ่านมาเวลา decoherenceของสิ่งที่เรียกว่า "คอมพิวเตอร์ควอนตัม" นั้นน้อยกว่า 1 นาโนวินาที ตอนนี้IBM Quantum Experience 16 qubit เวอร์ชันที่คุณสามารถเข้าถึงออนไลน์มีเวลา decoherence ~ 100 μs (ดู: การสาธิตการสำรวจสภาพแวดล้อมและความเท่าเทียมใน IBM 16 Qubit Processor (Davide Ferrari และ Michele Amoretti, 2018 ) เวลา decoherence ที่ 100 μsนั้นเพียงพอต่อการรันอัลกอริธึมควอนตัมธรรมดาแล้ว! คุณสามารถตรวจสอบด้วยตัวคุณเองบนคอมพิวเตอร์ควอนตัม 5 qubit และ 16 qubit ซึ่ง IBM เข้าถึงได้ทางออนไลน์ ฉันคิดว่า Google สามารถประสบความสำเร็จได้ดียิ่งขึ้นด้วยชิปตัวนำยิ่งยวด (มีจำนวน qubits เท่ากัน)

  • มีการปรับปรุงจำนวนมากในด้านการแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัมในทศวรรษที่ผ่านมา ดูการแก้ไขข้อผิดพลาดเชิงควอนตัมสำหรับหน่วยความจำควอนตัม (Terhal, 2015)สำหรับการทบทวนสั้น ๆ

  นอกจากนี้การอ้างถึง: Wikipedia: การแก้ไขข้อผิดพลาดเชิงควอนตัม - การใช้การทดลอง :

  มีการทดลองใช้โค้ดที่ใช้ CSS เป็นจำนวนมาก การสาธิตครั้งแรกคือกับ NMR qubits ต่อจากนั้นมีการสาธิตด้วยเลนส์เชิงเส้น, ไอออนที่ติดอยู่และ qubits ยิ่งยวด (transmon) นอกจากนี้ยังมีการนำรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดอื่น ๆ เช่นรหัสที่มุ่งแก้ไขการสูญเสียโฟตอนแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดที่สำคัญในโครงร่างโทนิคควอนตัม

  • การเตรียมสถานะควอนตัมตามอำเภอใจยังคงเป็นปัญหาสำคัญ แต่อย่างน้อยตอนนี้เรารู้ว่าการพังทลายของประตูที่แน่นอนสำหรับวิวัฒนาการรวมกัน ( การเตรียมควอนตัม - รัฐด้วยการแยกย่อยประตูสากล (Plesch & Brukner, 2011) ) ถึงแม้ว่าจำนวนประตูไม่ได้ปรับขนาดด้วยจำนวน qubits ได้มีการปรับปรุงต่อไปเช่นเดียวกับในสูงความจงรักภักดีเตรียมรัฐควอนตัมที่ใช้ควบคุมที่เหมาะสมใกล้เคียง (Yuchen เป็งและแฟรงก์ Gaitan 2017) สำหรับบางวิธีการมีความแม่นยำสูงอื่น ๆ ที่พัฒนาเมื่อเร็ว ๆ นี้ในการจัดทำรัฐดูการเตรียมความพร้อมของรัฐที่อยู่ในกลศาสตร์ควอนตั (Fröhlich 2016)และ การเตรียมการของรัฐควอนตัม (อาลี et al., 2017)

  • หนึ่งในข้อ จำกัด หลักเรายังคงมีเป็นจำนวน qubits (โปรดทราบว่าปัญหานี้เป็นพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับความยากลำบากในการรักษาความเชื่อมโยงกันเป็นเวลานานของเวลาที่ CF แมวของSchrödingerและความยากลำบากของรัฐซ้อนเปล่าและคำตอบที่ดีเยี่ยมในนั้น) ไม่มีปัจจุบันคอมพิวเตอร์ควอนตัมวันจะเพียงพอที่จะแสดงใด ๆมากการปรับปรุงใน "ความสามารถ" เมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์คลาสสิก จำนวนที่มากที่สุดที่คำนวณโดยคอมพิวเตอร์ควอนตัมจนถึงปัจจุบันคือ 291311 ( การคำนวณควอนตัมอะเดียแบติกความเที่ยงตรงสูงโดยใช้ Hamiltonian ที่แท้จริงของระบบสปิน: การประยุกต์ใช้กับการแยกตัวประกอบการทดลอง 291311 (Li et al., 2017)) การแยกตัวประกอบกำลังแบบเดรัจฉานของ 291311 ใช้เวลามากที่สุด ~ 270 ดิวิชั่นซึ่งแต่ละอันใช้เวลาประมาณ 10 ns สำหรับซีพียูรุ่นใหม่ นั่นคือพวกเราทั้งหมด 3 คนซึ่งหมายความว่าการแยกตัวประกอบจะเร็วขึ้นหลายเท่าบนแล็ปท็อปของคุณ การปรับปรุงในทางปฏิบัติในเรื่องความซับซ้อนของเวลาจะไม่สามารถสังเกตได้เว้นแต่และจนกว่าจำนวนของ qubits จะเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 10 ครั้งหรือมากกว่านั้น (ฉันไม่ได้พิจารณาเครื่องจักร D-Wave ที่มีมากกว่า 1,000 qubits เนื่องจากพวกเขาใช้กลไกที่แตกต่างกันที่รู้จัก การหลอมควอนตัมซึ่งมีประสิทธิภาพในช่วงแคบ ๆ ของปัญหาเท่านั้น) แต่เนื้อหาแม้จำนวน qubits จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เมื่อเร็ว ๆ นี้ Google ประกาศเครื่อง 72 qubit ( บล็อก Google AI: ตัวอย่างของ Bristlecone, หน่วยประมวลผลควอนตัมใหม่ของ Google ) และ Intel ประกาศชิป 49 qubit (IEEE Spectrum :: CES 2018: ชิป 49-Qubit ของ Intel สำหรับ Quantum Supremacy ) เปรียบเทียบกับยุค 2000 เมื่อเราเคยมีตัวเลขบิตเดียว!

  • มีการค้นพบสถาปัตยกรรมการคำนวณควอนตัมหลายครั้งในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมาซึ่งไม่จำเป็นต้องมีอุณหภูมิใกล้ศูนย์สัมบูรณ์เช่นคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบออปติคอลคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ติดกับไอออนคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบเพชรเป็นต้น ทำไมคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบออพติคัลไม่ต้องถูกเก็บไว้ใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์ในขณะที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมยิ่งยวดทำ

สรุป:

ไม่ว่าเราจะเคยมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประสิทธิภาพซึ่งสามารถมองเห็นได้ดีกว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมในบางพื้นที่หรือไม่เป็นสิ่งที่บอกเวลาเท่านั้น อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณาถึงความก้าวหน้าที่เราได้ทำไปแล้วมันอาจจะไม่ผิดที่จะบอกว่าในอีกไม่กี่ทศวรรษเราควรมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทรงพลังเพียงพอ ในด้านทฤษฎีเรายังไม่รู้ว่ามีอัลกอริธึมแบบดั้งเดิม (สามารถ) ซึ่งจะตรงกับอัลกอริทึมควอนตัมในแง่ของเวลาที่ซับซ้อนหรือไม่ ดูคำตอบก่อนหน้าของฉันเกี่ยวกับปัญหานี้ จากมุมมองทางทฤษฎีอย่างสมบูรณ์มันจะน่าสนใจมากถ้าใครสามารถพิสูจน์ได้ว่าปัญหา BQP ทั้งหมดอยู่ใน BPP หรือ P!

โดยส่วนตัวผมเชื่อว่าในอีกไม่กี่สิบปีข้างหน้าเราจะใช้เทคนิคการคำนวณควอนตัมและเทคนิคการคำนวณแบบคลาสสิก (เช่นพีซีของคุณจะมีทั้งส่วนประกอบฮาร์ดแวร์แบบคลาสสิกรวมถึงฮาร์ดแวร์ควอนตัมหรือควอนตัมคอมพิวเตอร์ จะเข้าถึงออนไลน์ได้จากคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมเท่านั้น) เพราะจำไว้ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีประสิทธิภาพสำหรับปัญหาที่แคบมากเท่านั้น มันค่อนข้างใช้ทรัพยากรและไม่ฉลาดนักในการเพิ่มเช่น 2 + 3 โดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัม (ดูคอมพิวเตอร์ควอนตัมทำคณิตศาสตร์พื้นฐานในระดับฮาร์ดแวร์อย่างไร )

ทีนี้มาถึงประเด็นที่ว่าการระดมทุนระดับชาติกำลังสูญเปล่าโดยไม่จำเป็นเมื่อพยายามสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมหรือไม่ คำตอบของฉันคือไม่ ! แม้ว่าเราจะล้มเหลวในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ถูกต้องและมีประสิทธิภาพเราจะยังคงได้รับเป็นจำนวนมากในแง่ของความคืบหน้าของงานวิศวกรรมและความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ การวิจัยเกี่ยวกับโฟโตนิกส์และตัวนำยิ่งยวดได้เพิ่มขึ้นหลายเท่าและเราเริ่มเข้าใจปรากฏการณ์ทางกายภาพจำนวนมากดีขึ้นกว่าเดิม ยิ่งไปกว่านั้นทฤษฎีข้อมูลควอนตัมและการเข้ารหัสควอนตัมได้นำไปสู่การค้นพบผลลัพธ์และเทคนิคทางคณิตศาสตร์ที่เรียบร้อยซึ่งอาจเป็นประโยชน์ในหลาย ๆ ด้านเช่นกัน (cf.Physics SE: พื้นที่ที่มีความท้าทายทางคณิตศาสตร์ในทฤษฎีข้อมูลควอนตัมและการเข้ารหัสควอนตัม ) เราจะได้เข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับปัญหาที่ยากที่สุดบางอย่างในวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีในเวลานั้น (แม้ว่าเราจะล้มเหลวในการสร้าง "คอมพิวเตอร์ควอนตัม")

แหล่งที่มาและการอ้างอิง:

1. ความยากลำบากในการใช้งานคอมพิวเตอร์ควอนตัม (Ponnath, 2006)

2. วิกิพีเดีย: การคำนวณควอนตัม

3. Wikipedia: การแก้ไขข้อผิดพลาดของควอนตัม

ภาคผนวก:

หลังจากการค้นหาเล็กน้อยฉันพบบทความที่ดีมากซึ่งสรุปการโต้เถียงของ Scott Aaronson เกือบทั้งหมดต่อความสงสัยในการคำนวณเชิงควอนตัม ฉันขอแนะนำให้ทำตามทุกจุดที่ให้ไว้ จริงๆแล้วมันเป็นส่วนที่ 14ของบันทึกการบรรยายที่ Aaronson นำเสนอบนเว็บไซต์ของเขา พวกเขาใช้สำหรับหลักสูตร PHYS771 ที่มหาวิทยาลัยวอเตอร์ลู หมายเหตุการบรรยายจะขึ้นอยู่กับความนิยมของเขาตำราเรียนควอนตัมคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ Democritus

การคำนวณแบบดั้งเดิมนั้นใช้เวลานานกว่าการคำนวณแบบควอนตัม ยุคแรก ๆ ของการคำนวณแบบดั้งเดิมนั้นคล้ายคลึงกับสิ่งที่เรากำลังประสบอยู่ในขณะนี้กับการคำนวณควอนตัม Z3 (แรกทัวริงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สมบูรณ์) สร้างขึ้นในปี 1940 เป็นขนาดของห้องและมีประสิทธิภาพน้อยกว่าโทรศัพท์ของคุณ สิ่งนี้พูดถึงความคืบหน้าของปรากฏการณ์ที่เรามีประสบการณ์ในการคำนวณแบบดั้งเดิม

รุ่งอรุณของคอมพิวเตอร์ควอนตัมบนมืออื่น ๆ ที่ไม่ได้เริ่มต้นจนถึงปี 1980 อัลกอริทึมแฟคตอริ่งของ Shor; การค้นพบว่ากระโดดเริ่มต้นสนามถูกค้นพบในปี 1990 ตามมาไม่กี่ปีต่อมาด้วยการสาธิตการทดลองครั้งแรกของอัลกอริทึมควอนตัม

มีหลักฐานว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำงานได้ มีความก้าวหน้าอย่างมากในด้านการทดลองและเชิงทฤษฎีของสาขานี้ทุกปีและไม่มีเหตุผลที่จะเชื่อว่ามันจะหยุด ทฤษฎีบทควอนตัมเกณฑ์ระบุว่าขนาดใหญ่คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นไปได้ถ้าอัตราความผิดพลาดสำหรับประตูทางกายภาพอยู่ด้านล่างเกณฑ์บางอย่าง เรากำลังเข้าใกล้ (บางคนแย้งว่าเรามีอยู่แล้ว) เกณฑ์นี้สำหรับระบบขนาดเล็ก

เป็นการดีที่จะสงสัยเกี่ยวกับประโยชน์ของการคำนวณควอนตัม ในความเป็นจริงมันเป็นกำลังใจ! มันเป็นธรรมดาที่จะเปรียบเทียบความก้าวหน้าของการคำนวณควอนตัมกับการคำนวณแบบดั้งเดิม ลืมว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสร้างได้ยากกว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม

คอมพิวเตอร์คลาสสิคยุคแรกสร้างด้วยเทคโนโลยีที่มีอยู่ ตัวอย่างเช่นหลอดสุญญากาศถูกประดิษฐ์ขึ้นประมาณสี่ทศวรรษก่อนที่พวกเขาจะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างยักษ์ใหญ่

สำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมเราต้องคิดค้นเทคโนโลยีก่อนที่เราจะสร้างคอมพิวเตอร์ และเทคโนโลยีนั้นเกินกว่าที่เคยมีมาก่อนหน้านี้เพียงขั้นตอนนี้ใช้เวลาไม่กี่ทศวรรษ

ตอนนี้เราเกือบจะมีหลอดสุญญากาศรุ่นควอนตัมแล้ว ดังนั้นคาดว่ายักษ์ใหญ่ในทศวรรษหรือดังนั้น

TL, DR:ข้อโต้แย้งทางวิศวกรรมและฟิสิกส์ได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว ฉันเพิ่มมุมมองทางประวัติศาสตร์: ฉันยืนยันว่าฟิลด์ของการคำนวณควอนตัมเป็นจริงเพียงสองปีกว่าสองทศวรรษและใช้เวลากว่าสามทศวรรษในการสร้างบางสิ่งบางอย่างเช่น MU5

เมื่อคุณพูดถึงลำดับเวลาเรามาดูกันดีกว่า:

จุดเริ่มต้น

ก่อนอื่นความเป็นไปได้เพียงอย่างเดียวของคอมพิวเตอร์ควอนตัมถูกเปล่งออกมาโดย Richard Feynman ทางตะวันตก (1959 หรือ 1981 ถ้าคุณต้องการ) และ Yuri Manin ทางตะวันออก (1980) แต่นั่นเป็นเพียงการมีความคิด ไม่มีการเริ่มต้นใช้งาน

สิ่งที่คล้ายกันเกิดขึ้นกับการคำนวณแบบคลาสสิคเมื่อใด นานมาแล้ว เช่น Charles Babbage ต้องการสร้างเครื่องคอมพิวเตอร์ในต้นศตวรรษที่ 19 และเขามีความคิดอยู่แล้ว Pascal, Leibniz พวกเขาทุกคนมีความคิด เครื่องจักรวิเคราะห์ของ Babbage ในปี 1837 ซึ่งไม่เคยสร้างขึ้นเนื่องจากการระดมทุนและความท้าทายด้านวิศวกรรม (โดยวิธีการที่บรรพบุรุษของเครื่องวิเคราะห์ถูกสร้างขึ้นด้วยเลโก้ ) เป็นแนวคิดแรกล่าสุดที่มีอยู่ก่อนสิ่งที่ Feynman และ Manin เสนอ การคำนวณควอนตัมเพราะมันเสนอการใช้งานที่เป็นรูปธรรม

ยุค 70 ไม่เห็นอะไรเกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ควอนตัม บางรหัสถูกประดิษฐ์ขึ้นมาแล้วมีการวางรากฐานทางทฤษฎีบางอย่าง (สามารถเก็บข้อมูลได้มากแค่ไหน) ซึ่งจำเป็นสำหรับ qc แต่มันไม่ได้ติดตามแนวคิดของคอมพิวเตอร์ควอนตัม

รหัสและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารคือการคำนวณควอนตัมว่าโทรศัพท์และสายโทรเลขนั้นใช้คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม: เป็นสารตั้งต้นที่สำคัญ แต่ไม่ใช่คอมพิวเตอร์ ดังที่คุณทราบรหัสมอร์สและโทรเลขเป็นเทคโนโลยีของศตวรรษที่ 19 และมีการศึกษารหัสที่ยากขึ้นสำหรับช่องที่มีเสียงดัง รากฐานทางคณิตศาสตร์ (ในแง่ของ no-go-theorems และสิ่งที่คล้ายกัน) ทำในปี 1948 โดยแชนนอน

อย่างไรก็ตามมันอาจจะเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าการคำนวณด้วยบัตร punch ได้รับการพัฒนาในปี 1804 สำหรับการทอผ้าแต่ฉันไม่ต้องการที่จะอ้างว่านี่เป็นจุดเริ่มต้นของการคำนวณแบบดั้งเดิมจริงๆ

คอมพิวเตอร์สากล (ควอนตัม)

ดังนั้นการคำนวณเริ่มขึ้นเมื่อไหร่? ฉันจะเถียงว่าคุณต้องการหลายสิ่งในการค้นคว้าสำหรับการคำนวณแบบสากล ก่อนหน้านั้นจำนวนคนและเงินที่ลงทุนจะมี จำกัด

1. คุณต้องการแนวคิดของคอมพิวเตอร์สากลและแบบจำลองเชิงทฤษฎีของสิ่งที่จะทำให้สำเร็จ
2. คุณต้องมีสถาปัตยกรรมของวิธีการใช้คอมพิวเตอร์สากล - ในระดับทฤษฎี
3. คุณต้องมีระบบในชีวิตจริงที่คุณสามารถใช้งานได้

เราจะได้รับการคำนวณควอนตัมเมื่อไหร่?

• Deutsch อธิบายคอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลในปี 1985 (33 ปีที่แล้ว)
• โมเดลวงจรและประตูถูกพัฒนาขึ้นในเวลาเดียวกัน
• โมเดลที่สมบูรณ์แบบแรกของวิธีรวบรวมทุกอย่างถูกเสนอโดย Cirac และ Zoller ในปี 1994 (เพียง 24 ปีที่แล้ว)

ความก้าวหน้าอื่น ๆ ในการคำนวณควอนตัมก่อนหรือในช่วงเวลานั้น จำกัด อยู่ที่การเข้ารหัสระบบควอนตัมในทฤษฎีทั่วไปหรือทฤษฎีทั่วไปอื่น ๆ

แล้วการคำนวณแบบคลาสสิกล่ะ?

• เรามีงานทัวริงของเครื่องจักรทัวริง (1936) หรืองานของโบสถ์ (กรอบเวลาเดียวกัน)
• สถาปัตยกรรมสมัยใหม่พึ่งพาโมเดลของ von Neumann (1945); มีสถาปัตยกรรมอื่นอยู่
• โมเดล, โมเดลวงจรดิจิตอลได้รับการออกแบบในปี 1937 โดยแชนนอน

ดังนั้นในปี 1994 เราอยู่ในสถานะที่เทียบเท่ากับ 1937:

• มีเพียงไม่กี่คนที่ทำรากฐานทางทฤษฎีและตอนนี้ก็มีการวางรากฐานแล้ว
• มีคนจำนวนมากที่ทำงานด้านวิศวกรรมในประเด็นพื้นฐานที่ไม่เกี่ยวข้องโดยตรง แต่มีประโยชน์มากสำหรับการสร้างคอมพิวเตอร์ (ควอนตัม)
• และโดยทั่วไปสนามนั้นไม่ใหญ่และได้รับเงินสนับสนุน
• แต่: นับจากวันนั้นการระดมทุนและผู้คนเริ่มหลั่งไหลเข้ามาในสนาม

สนามกำลังจะปิด

สำหรับการคำนวณแบบคลาสสิกนี่แสดงให้เห็นถึงจำนวน "ระบบคอมพิวเตอร์เครื่องแรก" ที่แตกต่างกันในไทม์ไลน์ของ Wikipedia มีกลุ่มการวิจัยหลายกลุ่มอย่างน้อยในเยอรมนีอังกฤษและสหรัฐอเมริกาในหลาย ๆ ที่ (เช่นแมนเชสเตอร์และ Bletchley Park ในสหราชอาณาจักรเพื่อตั้งชื่อไม่กี่คน) เงินในช่วงสงครามถูกเบี่ยงเบนจากการคำนวณเพราะจำเป็นสำหรับการพัฒนาระเบิดนิวเคลียร์ (ดูบัญชีที่ Los Alamos)

สำหรับการคำนวณควอนตัมให้ดูเช่นความคิดเห็นนี้ :

เขตข้อมูลของ QIS เริ่มเติบโตอย่างรวดเร็วในช่วงต้นถึงกลางปี ​​1990 อันเป็นผลมาจากสิ่งกระตุ้นหลายอย่างพร้อมกัน: Peter Shor แสดงให้เห็นว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถใช้ตัวคูณจำนวนมากได้อย่างมีประสิทธิภาพ อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ตระหนักว่าการปรับปรุงคอมพิวเตอร์ตามกฎหมายของมัวร์จะเร็วเกินขีด จำกัด ควอนตัมซึ่งต้องมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงในเทคโนโลยี การพัฒนาในด้านวิทยาศาสตร์กายภาพนั้นได้ผลิตอะตอมของอะตอมที่ติดกับดัก, ช่องออพติคอลขั้นสูง, จุดควอนตัมและความก้าวหน้าอื่น ๆ อีกมากมายที่ทำให้สามารถพิจารณาการสร้างอุปกรณ์ลอจิกควอนตัมที่ใช้งานได้ นอกจากนี้ความจำเป็นในการสื่อสารที่ปลอดภัยช่วยผลักดันให้เกิดการสอบสวนรูปแบบการสื่อสารควอนตัม

ในทุกครั้งที่มีการวางรากฐานทางทฤษฎีของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่มาจนถึงยุคที่คอมพิวเตอร์เครื่องแรกมีให้บริการ (Zuse 1941, Manchester 1948 หรือชื่อเพียงสอง) มันใช้เวลาประมาณหนึ่งทศวรรษ ในทำนองเดียวกันมันใช้เวลาประมาณหนึ่งทศวรรษสำหรับระบบแรกที่ทำการคำนวณแบบสากลที่ตั้งโปรแกรมได้บางอย่างกับระบบควอนตัม ได้รับความสามารถของพวกเขาต่ำกว่าคอมพิวเตอร์เครื่องแรกของแมนเชสเตอร์ แต่ก็ยัง

ยี่สิบปีต่อมาเรากำลังเห็นการเติบโตอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีและ บริษัท จำนวนมากเข้ามามีส่วนร่วม เรายังเห็นการกำเนิดของเทคโนโลยีใหม่ ๆ เช่นทรานซิสเตอร์ (ค้นพบครั้งแรกในปี 1947)

ในทำนองเดียวกัน 20 ปีหลังจากการเริ่มต้นของการคำนวณควอนตัมเราเห็นการเข้ามาอย่างจริงจังของ บริษัท เอกชนในวงการด้วย Google, IBM, Intel และอื่น ๆ อีกมากมาย เมื่อฉันอยู่ที่การประชุมครั้งแรกของฉันในปี 2012 การมีส่วนร่วมของพวกเขายังคงเป็นนักวิชาการในวันนี้มันเป็นกลยุทธ์ ในทำนองเดียวกันเราเห็นข้อเสนอมากมายของระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่หลากหลายในช่วงยุค 2000 เช่น superconducting qubits ซึ่งเป็นพื้นฐานของชิปที่ทันสมัยที่สุดจากทั้งสาม บริษัท ดังกล่าวข้างต้น ในปี 2012 ไม่มีใครสามารถเรียกร้องให้มีระบบที่ค่อนข้างน่าเชื่อถือซึ่งมีมากกว่าสองสามทางกายภาพ วันนี้เพียงหกปีต่อมาไอบีเอ็มช่วยให้คุณเล่นด้วยความน่าเชื่อถือ 16 qubits (5 ถ้าคุณต้องการเล่นรอบ ๆ เท่านั้น) และ Google เรียกร้องให้ทดสอบระบบควิบิต 72 อย่างที่เราพูด

ใช่เรายังมีวิธีที่จะมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ที่เชื่อถือได้พร้อมความสามารถในการแก้ไขข้อผิดพลาดและคอมพิวเตอร์ที่เรามีอยู่นั้นอ่อนแอกว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมที่เรามีในยุค 60 แต่ฉัน (ตามที่คนอื่นอธิบาย คำตอบอื่น ๆ ) เชื่อว่านี่เป็นเพราะความท้าทายทางวิศวกรรมที่ไม่เหมือนใคร มีโอกาสเล็กน้อยที่เกิดจากข้อ จำกัด ทางกายภาพที่เราไม่ทราบ แต่ถ้าเป็นไปตามความก้าวหน้าในปัจจุบันเราควรรู้ในไม่กี่ปีที่ผ่านมา

จุดของฉันที่นี่คืออะไร

• ฉันแย้งว่าเหตุผลที่เราไม่เห็นคอมพิวเตอร์ควอนตัม MU5 ยังเป็นเพราะความจริงที่ว่าสนามนั้นไม่เก่าและยังไม่ได้รับความสนใจมากจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้
• ฉันยืนยันว่าจากมุมมองปัจจุบันดูเหมือนว่าคอมพิวเตอร์คลาสสิคกลายเป็นสิ่งที่ดีมากอย่างรวดเร็ว แต่สิ่งนี้ละเลยการทำงานก่อนหน้าหลายทศวรรษที่การพัฒนาและการเติบโตไม่ได้รวดเร็วนัก
• ฉันให้เหตุผลว่าถ้าคุณเชื่อว่า (เกือบทุกคนในสาขานี้) ว่าปัญหาทางวิศวกรรมเบื้องต้นที่ต้องเผชิญกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมนั้นยากกว่าที่ต้องเผชิญกับคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมคุณจะเห็นเส้นทางการวิจัยและนวัตกรรมที่เทียบเคียงได้กับคอมพิวเตอร์คลาสสิค . แน่นอนว่ามันแตกต่างกันบ้าง แต่ความคิดพื้นฐานว่ามันจะคล้ายกันอย่างไร

เพื่อตอบคำถามส่วนหนึ่ง "ฉันจะซื้อคอมพิวเตอร์ควอนตัม" หรือไม่ฉันคิดว่ามีความเข้าใจผิดขั้นพื้นฐาน

การคำนวณควอนตัมไม่เพียง แต่เป็นการคำนวณแบบดั้งเดิม แต่เร็วกว่า คอมพิวเตอร์ควอนตัมแก้ปัญหาบางประเภทในเวลาอันสั้นซึ่งต้องใช้คอมพิวเตอร์สุดคลาสสิคเป็นพันปี นี่ไม่ใช่การพูดเกินจริง แต่การคำนวณแบบปกติการเพิ่มตัวเลขการเคลื่อนย้ายบิตสำหรับกราฟิก ฯลฯ สิ่งเหล่านั้นจะยังคงเป็นเพียงการคำนวณแบบดั้งเดิม

หากเทคโนโลยีสามารถย่อเล็กลงได้ (ฉันไม่รู้) มันอาจเป็นอะไรที่มากกว่า MMU หรือการ์ดกราฟิก คุณลักษณะเพิ่มเติมสำหรับคอมพิวเตอร์คลาสสิคของคุณไม่ใช่การแทนที่ ในทำนองเดียวกันกราฟิกการ์ดระดับไฮเอนด์ทำให้คอมพิวเตอร์ของคุณทำสิ่งที่ไม่สามารถ (ในเวลาที่เหมาะสม) กับซีพียูหลักคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะอนุญาตการดำเนินการอื่น ๆ ที่ไม่สามารถทำได้ในปัจจุบัน

ฉันขอแนะนำให้คุณสแกนอย่างน้อยอาจย่อหน้าแรกของหน้า " หลักการของการดำเนินงาน " ในหน้าการคำนวณควอนตัม

เมื่อคุณถามว่ามันเป็นวงกลมในท้องฟ้าหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับสิ่งที่สัญญาไว้ว่าคุณคิดว่าเทคโนโลยีควอนตัมกำลังพยายามเติมเต็ม และนั่นก็ขึ้นอยู่กับว่าใครเป็นคนทำสัญญาเหล่านั้น

พิจารณาว่าทำไมคุณถึงตระหนักถึงการคำนวณควอนตัมด้วยเพราะมันยังไม่สามารถผลิตอุปกรณ์ใด ๆ (หรือมีความยุติธรรมมากกว่ามีอุปกรณ์ไม่มาก ) ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ของกล้ามเนื้อ คุณได้ยินจากที่ไหนมาจากไหนตื่นเต้น? ฉันยินดีที่จะเดิมพันว่าแม้ว่าคุณจะเข้าร่วมการพูดคุยเชิงวิชาการทุกครั้งเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมที่คุณสามารถจัดการเองได้ไม่ใช่สิ่งที่คุณได้ยินเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมมาจากนักวิชาการ โอกาสที่คุณได้ยินเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมจากแหล่งต่าง ๆ ที่สนใจตื่นเต้นมากกว่าความเป็นจริง

มีแหล่งข้อมูลองค์กรบางแห่งที่อ้างสิทธิ์ยิ่งใหญ่กว่าหรือน้อยกว่าเกี่ยวกับสิ่งที่ฮาร์ดแวร์ควอนตัมสามารถทำได้หรือจะสามารถทำได้ และมีมานานกว่าทศวรรษ ในขณะเดียวกันมีชุมชนขนาดใหญ่ของคนที่พยายามทำความก้าวหน้าอย่างระมัดระวังและไม่ใช้พลังงานมากเกินไปในการทำสัญญาที่พวกเขาไม่สามารถทำได้ คุณจะได้ยินเรื่องอะไรจากผู้อื่น

ฝ่ายที่รับผิดชอบเรื่องความตื่นเต้นเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมก็คือนิตยสารบางประเภทและเว็บไซต์ที่น่าสนใจเป็นพิเศษซึ่งแหล่งที่มาของข้อมูลเป็นเหมือนผู้ขายวาฟเฟิลในตลาด: พวกเขาแลกเปลี่ยนกลิ่นไอระเหยหวานมากกว่าสิ่งที่ สารและกัด อุตสาหกรรมโฆษณาที่แสวงหาความสนใจมากกว่าภาคการศึกษาเป็นเหตุผลหลักว่าทำไมความคาดหวังในการคำนวณควอนตัมที่เกินจริงเช่นนี้ พวกเขาไม่สนใจเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมในหลักการ: มันเป็นหนึ่งในคาถาเวทมนต์หลายอย่างที่ทำให้ประหลาดใจกับฝูงชนทำให้เกิดความฝันของพายในท้องฟ้าและในขณะเดียวกันก็หารายได้จาก บริษัท อื่นเพื่อความเป็นไปได้ที่ โฆษณาถูกเห็นเป็นเวลาครึ่งวินาที ที่อุตสาหกรรมเป็นอย่างมากในธุรกิจการขายขนมอบทางอากาศทั้งแก่ลูกค้าและผู้ชม แต่นั่นหมายความว่าโลกเป็นหนี้การบินรูปของผู้ที่ทำงานเกี่ยวกับเทคโนโลยีควอนตัม? มันยากพอที่จะทำสิ่งต่าง ๆ ที่เราคิดว่าเป็นไปได้ที่จะทำสำเร็จ - ซึ่งมีความสุภาพมากขึ้น แต่ก็ยังคุ้มค่า

ในหมู่เพื่อนร่วมงานวิชาการของฉัน (นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีและนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี) การบิดเบือนข้อมูลที่ไม่ชัดเจนเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมในที่สาธารณะเป็นแหล่งของความยุ่งยากที่สำคัญ พวกเราส่วนใหญ่เชื่อว่ามันจะเป็นไปได้ที่จะสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมและส่วนใหญ่ที่เชื่อว่ามันจะมีผลกระทบทางเศรษฐกิจที่สำคัญ แต่พวกเราไม่มีใครคาดหวังว่ามันจะทำให้โลกกลับหัวกลับหางในห้าถึงสิบปีและเราไม่ได้คาดหวังว่าในช่วงสิบห้าปีที่ผ่านมาว่ามันเริ่มกลายเป็นแฟชั่นที่จะบอกว่าเราจะมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ "ใน ห้าถึงสิบปี " ฉันมักจะบอกว่าฉันหวังว่าจะเห็นผลกระทบในช่วงชีวิตของฉันและกิจกรรมล่าสุดทำให้ฉันหวังว่าจะเห็นมันภายในยี่สิบปี - แต่ถึงอย่างนั้นคุณก็จะไม่ไปซื้อของที่ร้าน

เราไม่คาดหวังว่ามันจะช่วยให้คุณแก้ปัญหาพนักงานขายเดินทางได้อย่างง่ายดาย ความสามารถในการวิเคราะห์ปัญหาทางเคมีควอนตัมและวัสดุควอนตัมเป็นต้นฉบับและในระยะสั้นยังคงเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการคำนวณควอนตัมและมันอาจเป็นการปฏิวัติที่นั่น และในระยะยาวเราสามารถให้การปรับปรุงที่แข็งแกร่งและมีนัยสำคัญในทางปฏิบัติสำหรับปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพ (D-Wave อ้างว่าพวกเขาสามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือ: คณะลูกขุนยังคงอยู่ในกลุ่มนักวิชาการว่าการอ้างสิทธิ์นี้มีเหตุผลหรือไม่)

มารของมันคือการอธิบายสิ่งที่คุณสามารถคาดหวังได้จากทฤษฎีและการพัฒนาการคำนวณควอนตัมคุณต้องอธิบายกลศาสตร์ควอนตัมเล็กน้อย สิ่งนี้ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะทำและเช่นเดียวกับสิ่งที่ซับซ้อนมีความอดทนน้อยในโลกที่มีขนาดใหญ่สำหรับการทำความเข้าใจที่เหมาะสมยิ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ "ข้อเท็จจริงทางเลือก" ในรูปแบบของการโฆษณา "yakawow" รสลูกอม รองเท้าบูท

ความจริง - เกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมที่สามารถทำได้และมันอาจจะไม่อนุญาตให้คุณส่งผ่านทางไกลทั่วโลกหรือแก้ไขความหิวโหยของโลกหรือความวุ่นวายในสายการบินในจังหวะที่น่าเบื่อ แต่การทำให้ความก้าวหน้าที่สำคัญในวิชาเคมีและวิทยาศาสตร์วัสดุไม่ได้เป็น จะไม่พูดอะไรเกี่ยวกับแอพพลิเคชั่นที่ยังไม่พัฒนา: คุณสามารถคาดการณ์ได้ง่าย ๆ จากคอมพิวเตอร์ที่ใช้ระบบเกียร์เพื่อช่วยคำนวณภาษีหรือคำนวณลอการิทึมตารางเพื่อการออกแบบเครื่องบินได้อย่างง่ายดาย ?

ไทม์ไลน์ของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์คลาสสิคนั้นขยายตัวได้ดีแม้กระทั่งในศตวรรษที่ 19 เรามีความคิดว่าจะลองเส้นทางนี้อีกครั้งด้วยเทคโนโลยีควอนตัมและเรามีความคิดเกี่ยวกับเงินปันผลหลายประเภทซึ่งอาจเป็นไปได้ถ้าเราทำเช่นนั้น ด้วยเหตุนี้เราจึงหวังที่จะสร้างการพัฒนาใหม่ให้เป็นเทคโนโลยีการคำนวณที่มีประโยชน์ในเวลาที่เร็วกว่า 370 ปีรวมทั้งจากผู้เสริมของปาสกาลจนถึงยุคปัจจุบัน แต่มันจะไม่เร็วอย่างที่บางคนคาดหวังไว้โดยเฉพาะคนที่ไม่รับผิดชอบในการส่งมอบ 'สัญญา' เหล่านั้น

ข้อสังเกตบางส่วน

" adder ขนานอยู่ที่ไหน "

• เราไม่มีอุปกรณ์ขนาดใหญ่ที่ดำเนินการเพิ่มเติมโดยคอมพิวเตอร์ควอนตัม แต่เรามีบางคนที่ทำงานเกี่ยวกับวงจรการเพิ่มอย่างรวดเร็วในคอมพิวเตอร์ควอนตัม - คอมพิวเตอร์ควอนตัมบางเครื่องที่ต้องทำจะเกี่ยวข้องกับการดำเนินการตามปกติ

" แผนที่ Atlas หรือเทียบเท่า MU5 อยู่ที่ไหน "

• เพื่อความตรงไปตรงมาเรายังคงทำงานกับอะนาล็อกควอนตัมที่เชื่อถือได้เป็นครั้งแรกของ adder ของ Pascal ฉันหวังว่าแนวทางของโครงการ NQIT (การเปิดเผย: ฉันเกี่ยวข้อง แต่ไม่ได้เป็นนักทดลอง) ในการสร้างโมดูลขนาดเล็กคุณภาพสูงที่สามารถแลกเปลี่ยนสิ่งกีดขวางได้จะเป็นเส้นทางสู่การปรับขนาดอย่างรวดเร็วผ่านการผลิตจำนวนมาก ของโมดูลซึ่งในกรณีนี้เราอาจเปลี่ยนจาก adder ของ Pascal ไปเป็น Collosus ไปยัง Atlas และอีกมากมายในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า แต่เวลาเท่านั้นที่จะบอก

" ดูเหมือนว่าพวกเขายังไม่ได้ลงสนามคุณจะไม่ซื้อใน PC World เร็ว ๆ นี้ "

• นั่นเป็นความจริงอย่างสมบูรณ์แบบ อย่างไรก็ตามหากคุณเคยได้รับคำสั่งให้คาดหวังเป็นอย่างอื่นนี่เป็นความผิดของ PC World (หรือยุติธรรมคู่แข่งของ PC World ในตลาดสำหรับเงินที่คุณสมัครเป็นผู้ที่ชื่นชอบเทคโนโลยี) มากกว่าที่เป็นของเรา นักวิจัยที่รับผิดชอบใด ๆ จะบอกคุณว่าเรากำลังพยายามอย่างหนักเพื่อสร้างอุปกรณ์ต้นแบบตัวแรกที่จริงจัง

" คุณจะสามารถซื้อคอมพิวเตอร์ควอนตัมใน PC World] ได้หรือไม่? "

• คุณจะสามารถซื้อ Cray ใน PC World ได้หรือไม่? คุณต้องการที่จะ อาจจะไม่. แต่มหาวิทยาลัยของคุณอาจต้องการและธุรกิจที่จริงจังอาจต้องการ นอกเหนือจากนั้นคือการเก็งกำไรอย่างฉับพลัน - ฉันไม่เห็นว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะปรับปรุงการประมวลผลคำได้อย่างไร แต่แล้วอีกครั้งฉันสงสัยว่า Babbage เคยจินตนาการว่าอะไรที่คล้ายกับ Difference Engine ของเขาจะถูกใช้เพื่อเขียนจดหมาย

TL; DR : ฉันทำงานเกี่ยวกับทฤษฎีคอมพิวเตอร์ควอนตัมมาประมาณ 15 ปีแล้ว ฉันไม่เห็นอะไรน่าเชื่อถือที่จะบอกว่าพวกเขาจะไม่ทำงาน แน่นอนหลักฐานที่แท้จริงเท่านั้นที่พวกเขาสามารถทำงานได้คือการสร้างมันขึ้นมา มันเกิดขึ้นแล้ว อย่างไรก็ตามคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะทำอะไรและทำไมเราต้องการมันไม่ตรงกับการรับรู้ของประชาชน

การคำนวณควอนตัมเป็นเพียงพายในท้องฟ้า? มันเป็นเพียงแค่การติดขัดในวันพรุ่งนี้แสวงหาเร่โดยควอนตัม quacks ให้ประชาชนใจง่าย?

ในฐานะที่เป็น "นักต้มตุ๋นควอนตัม" (ขอบคุณสำหรับเรื่องนั้น) แน่นอนฉันจะบอกคุณว่ามันเป็นจริงทั้งหมด แต่ทฤษฎีก็คือเสียง ตราบใดที่กลศาสตร์ควอนตัมถูกต้องทฤษฏีการคำนวณควอนตัมก็ถูกต้องและมีอัลกอริธึมที่มีประสิทธิภาพสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมซึ่งเราไม่รู้วิธีคำนวณประสิทธิภาพบนคอมพิวเตอร์คลาสสิค แต่ฉันไม่คิดว่าอะไรที่ฉันเขียนที่นี่สามารถโน้มน้าวใจคนสงสัย คุณต้องนั่งลงและเรียนรู้รายละเอียดทั้งหมดด้วยตัวเองหรือรอดู

แน่นอนว่ากลศาสตร์ควอนตัมเป็นเพียงทฤษฎีที่สามารถแทนที่ได้ตลอดเวลา แต่การคาดการณ์ของมันได้ถูกนำไปใช้เพื่ออธิบายโลกรอบตัวเราแล้ว คอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่ได้ผลักดันทฤษฎีไปสู่ระบอบการปกครองที่ยังไม่ทดลองซึ่งเราอาจหวังว่าจะมีผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิด (ซึ่งเป็นสิ่งที่นักฟิสิกส์หวังไว้จริงๆเพราะนั่นคือสิ่งที่คุณจะเริ่มมองเห็นคำแนะนำใหม่ ๆ ตัวอย่างเช่นกลศาสตร์ควอนตัมได้ถูกนำไปใช้กับระบบสสารควบแน่นซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบที่มากกว่าที่เรากำลังพูดถึง qubits ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมในระยะใกล้ เพียงแค่เราต้องการระดับการควบคุมที่ไม่เคยมีมาก่อน บางคนคิดว่าพวกเขามีเหตุผลว่าทำไมคอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่ทำงาน แต่ฉันไม่พบสิ่งใดที่น่าเชื่อถือเป็นพิเศษในข้อโต้แย้งที่ฉันได้อ่าน

มันคือทั้งหมดที่โฆษณาและอากาศร้อนหรือไม่

มีสิ่งรอบตัวมากมายเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัม ฉันจะบอกว่าสิ่งนี้มาจากสองแหล่งหลัก:

• การแสดงยอดนิยมของการคำนวณควอนตัมในสื่อกระแสหลักและวัฒนธรรมสมัยนิยม (เช่นหนังสือนิยายวิทยาศาสตร์) ถามใครก็ตามที่ทำงานเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมฉันคิดว่าพวกเขาทุกคนจะเห็นด้วยว่ามันเป็นตัวแทนที่ไม่ดีทำให้เกิดความรู้สึกว่ามันเป็นคำตอบสากลที่จะทำให้ทุกอย่างทำงานได้เร็วขึ้นซึ่งอย่างน้อยก็ในตอนนี้ มีบางคนติดขัดในวันพรุ่งนี้แสวงหาเร่ไปสู่สาธารณะใจง่าย แต่นั่นก็คือความพยายามที่ "ทำให้สูญเสียการแปล" มากกว่าที่จะทำให้สิ่งที่เกิดขึ้นง่ายขึ้นโดยส่วนใหญ่เป็นคนกลางที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ

• นักวิจัยเอง ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมาผู้คนให้คำมั่นว่าการคำนวณควอนตัมเป็นเพียงเหนือขอบฟ้าและไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน มันค่อนข้างสมเหตุสมผลที่ผู้สังเกตการณ์จะเบื่อมันในตอนนั้น อย่างไรก็ตามมุมมองของฉันจากการอยู่ในสนามคือหลายคนอ้างว่าทำงานกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่ได้ เนื่องจากหน่วยงานด้านเงินทุนมีความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องกับ "ทำไม" สำหรับการวิจัยและการสร้างความมั่นใจว่า "ผลกระทบ" การคำนวณควอนตัมกลายเป็นสิ่งที่ต้องทำสำหรับนักทดลองหลายคนแม้ว่าพวกเขาจะไม่สนใจทำสิ่งใดก็ตาม หากมีวิธีใดบ้างที่พวกเขาสามารถบิดสิ่งที่พวกเขากำลังทำเพื่อให้ฟังดูเกี่ยวข้องกับการคำนวณควอนตัมพวกเขามีแนวโน้มที่จะทำเช่นนั้น ไม่ได้หมายความว่าการคำนวณควอนตัมสามารถ ' ไม่ต้องทำมันแค่โฟกัสไม่มากเท่าที่มีการบอกเป็นนัย ใช้ในระดับที่แตกต่างกันเล็กน้อยการระเบิดของทฤษฎีข้อมูลควอนตัม นักทฤษฎีจำนวนหนึ่งที่ทำงานในทฤษฎีของคอมพิวเตอร์ควอนตัมและวิธีทำให้พวกเขาทำงาน (นั่นไม่ได้บอกว่าพวกเขาไม่ได้ทำสิ่งที่น่าสนใจ)

อย่างไรก็ตามตอนนี้เรากำลังกดปุ่มวิกฤตที่มีการลงทุนวิจัยจำนวนมากในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องความเป็นจริงและสิ่งต่าง ๆ กำลังเริ่มเคลื่อนไหว ดูเหมือนว่าเราจะไปถึงจุดนั้นด้วยอุปกรณ์ประมาณ 50 qubits เพื่อให้เราสามารถบรรลุ "ควอนตัมมฤตยู" - ทำการคำนวณซึ่งผลลัพธ์ที่เราไม่สามารถตรวจสอบได้ในคอมพิวเตอร์คลาสสิค ส่วนหนึ่งของปัญหาในการบรรลุเป้าหมายนี้เป็นความคืบหน้าอย่างรวดเร็วของการคำนวณแบบดั้งเดิมดังกล่าวข้างต้น ด้วยความก้าวหน้าของกฎของมัวร์ทำให้การปรับปรุงอำนาจในการคำนวณแบบคลาสสิกเป็นแบบทวีคูณมันเป็นแถบที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาของสิ่งที่เราต้องการเพื่อให้บรรลุถึงความเชื่อมั่น

คอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่แสดงความคืบหน้าคล้ายกัน ในทางตรงกันข้ามดูเหมือนว่าพวกเขาจะไม่ได้ลงจากพื้นดิน

ประเด็นคือมันยากที่จะทำและใช้เวลานานในการทำให้เทคโนโลยีพื้นฐานถูกต้อง นี่เป็นการเปรียบเทียบที่ไม่สมบูรณ์เล็กน้อย แต่ก็ไม่ได้แย่เกินไป: คิดถึงกระบวนการพิมพ์หินที่ใช้ในการสร้างโปรเซสเซอร์ การพัฒนาของพวกเขาก้าวหน้าขึ้นทำให้ทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็กลงและเล็กลง แต่ความคืบหน้าได้ชะลอตัวลงเนื่องจากยากขึ้นและยากขึ้นที่จะจัดการกับเอฟเฟกต์ควอนตัมที่กำลังจะมาถึง ในทางกลับกันคอมพิวเตอร์ควอนตัมกำลังพยายามที่จะก้าวข้ามสิ่งที่ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและข้ามไปที่ผลลัพธ์สุดท้าย: ทรานซิสเตอร์อะตอมเดี่ยว (ชนิด) บางทีนั่นอาจให้ความเข้าใจในระดับหนึ่งกับสิ่งที่นักทดลองทำการทดลองพยายาม?

คุณจะไม่ซื้อใน PC World เร็ว ๆ นี้ คุณจะสามารถ?

ไม่ชัดเจนว่าคุณต้องการแม้กระทั่ง ในขณะนี้เราคาดว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะมีประโยชน์สำหรับงานบางอย่างที่เฉพาะเจาะจงมาก ในกรณีนี้เราอาจมองเห็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมส่วนกลางที่ทรงพลังจำนวนหนึ่งที่ทำงานเฉพาะเจาะจงเหล่านั้นและคนส่วนใหญ่จะใช้คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมต่อไป แต่เนื่องจากคุณต้องการวาดการเปรียบเทียบกับการพัฒนาคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกดังนั้นในปี 1946 นั้น Sir Charles Darwin (หลานของนักธรรมชาติวิทยาที่มีชื่อเสียง) หัวหน้าห้องปฏิบัติการทางกายภาพแห่งชาติของอังกฤษเขียนว่า:

เป็นไปได้มากว่า ... เครื่องหนึ่งจะพอเพียงที่จะแก้ปัญหาทั้งหมดที่เรียกร้องจากทั่วทั้งประเทศ

(ตัวแปรนี้มีสาเหตุมาจากคนอย่าง Watson) นี่ไม่ใช่กรณีที่ชัดเจน ความจริงก็คือว่าเมื่อคอมพิวเตอร์เปิดใช้งานอย่างกว้างขวางพบการใช้งานเพิ่มเติมสำหรับพวกเขา มันอาจจะเหมือนกันสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมฉันไม่รู้ อีกเหตุผลหนึ่งที่คุณไม่ซื้อคอมพิวเตอร์ควอนตัมในร้านค้าคือขนาดของมัน อุปกรณ์จริงมักจะเล็ก แต่มันก็เป็นอุปกรณ์เชื่อมต่อทั้งหมดและโดยเฉพาะอย่างยิ่งการทำความเย็นที่ใช้พื้นที่ทั้งหมด เมื่อเทคโนโลยีดีขึ้นจะสามารถทำงานที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง (ดูตัวอย่างเช่นที่ความก้าวหน้าของตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงเมื่อเทียบกับอุณหภูมิดั้งเดิมที่ต้องทำให้สำเร็จ) ซึ่งจะลดความต้องการการระบายความร้อน

ทำไมคุณถึงคาดหวังว่าเทคโนโลยีที่แตกต่างกันสองเทคโนโลยีจะก้าวหน้าในอัตราเดียวกัน

พูดง่ายๆก็คือคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถมีพลังมหาศาล แต่สร้างได้ยากกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไป ทฤษฎีของการทำงานมีความซับซ้อนมากขึ้นและอิงจากฟิสิกส์เมื่อเร็ว ๆ นี้มีข้อผิดพลาดและอุปสรรคทางทฤษฎีที่มากขึ้นซึ่งขัดขวางขนาดของพวกเขาในขนาดที่มากขึ้นและการออกแบบของพวกเขาต้องการฮาร์ดแวร์ที่ซับซ้อนมากขึ้น

เกือบทุกขั้นตอนของการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นแบบอนินทรีย์กับคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม ดังนั้นคำถามสำหรับคุณ เปรียบเทียบกับพวกเขาทำไม

ดูไทม์ไลน์ของ Wikipedia และถามตัวคุณเองว่า adder คู่ขนานอยู่ที่ไหน

ดูเหมือนว่าคำตอบของคุณอยู่ในคำถามของคุณ มองไปที่ไทม์ไลน์ของวิกิพีเดียที่แสดงให้เห็นความคืบหน้าช้ามากจาก 1959 จนถึงปี 2009 มันเป็นงานส่วนใหญ่ทฤษฎีจนกว่าเราจะเดินออกมาจากศูนย์ถึงหนึ่ง

ในเวลาเพียง9ปีนับจากนั้นก้าวของความคืบหน้าได้อย่างมากจาก 2 qubits ถึง 72 และถ้าคุณรวม dwave มากถึง 2000 qubits และตอนนี้เราก็สามารถทำงานบนคลาวด์ได้ แสดงกราฟความคืบหน้าในช่วง 60 ปีที่ผ่านมาและฉันแน่ใจว่าคุณจะเห็นหัวเข่าที่โค้งงอซึ่งดูเหมือนว่าคุณต้องการและโต้แย้งต่อคำสั่งของคุณแต่เท่าที่ฉันรู้การคำนวณควอนตัมไม่ได้ทำอะไรเลย

Atlas หรือเทียบเท่า MU5 อยู่ที่ไหน

นั่นคือมาตรการที่ใช้กับคำถามของคุณหรือไม่

คุณจะสามารถ? มันคือทั้งหมดที่โฆษณาและอากาศร้อนหรือไม่ การคำนวณควอนตัมเป็นเพียงพายในท้องฟ้า? มันเป็นเพียงแค่การติดขัดในวันพรุ่งนี้แสวงหาเร่โดยควอนตัม quacks ให้ประชาชนใจง่าย?

ใช่. ไม่ไม่ไม่.

ถ้าไม่ทำไมไม่

เพราะตามที่ไทม์ไลน์อ้างอิงของคุณแสดงให้เห็นผู้คนกำลังก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญในจำนวนและเสถียรภาพของ qubits เช่นเดียวกับในอัลกอริทึมควอนตัม

การขอให้ผู้คนทำนายอนาคตมักจะเต็มไปด้วยความล้มเหลวซึ่งเป็นสาเหตุที่เว็บไซต์ส่วนใหญ่ไม่อนุญาตให้ใช้คำถาม 'ตามความคิดเห็น'

บางทีคำถามที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น (ไม่ใช่ความคิดเห็น) จะช่วยตอบคำถามของคุณได้ดียิ่งขึ้น

ความจริงที่น่าเศร้าสำหรับคนส่วนใหญ่ที่นี่คือ John Duffield (ผู้ถาม) นั้นถูกต้อง

ไม่มีข้อพิสูจน์ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะมีค่าใด ๆ

อย่างไรก็ตามสำหรับ บริษัท ที่ลงทุนในการคำนวณควอนตัม (IBM, Google, Intel, Microsoft, ฯลฯ ) มันคุ้มค่าที่จะลองสร้างมันเพราะถ้าพวกเขาประสบความสำเร็จพวกเขาจะสามารถแก้ปัญหาได้เร็วขึ้น กว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมและหากพวกเขาไม่ประสบความสำเร็จก็ไม่มีปัญหาใด ๆ

ความพยายามในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประโยชน์ซึ่งคุณสามารถเรียกความล้มเหลวได้อย่างน้อยก็นำไปสู่ความก้าวหน้าในการทำความเข้าใจตัวนำยิ่งยวดโฟโตนิกส์และแม้แต่ทฤษฎีควอนตัมเอง คณิตศาสตร์จำนวนมากที่ใช้สำหรับวิเคราะห์กลศาสตร์ควอนตัมได้รับการพัฒนาในบริบทของทฤษฎีข้อมูลควอนตัม

และในที่สุดคอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจไม่สามารถทำการตลาดได้ แต่อุปกรณ์สื่อสารควอนตัมของโตชิบา, HP, IBM, มิตซูบิชิ, เอ็นอีซีและเอ็นทีทีอยู่ในตลาดแล้ว

โดยสรุป: ฉันเห็นด้วยกับ John Duffield ว่าการคำนวณควอนตัมอาจไม่มีค่าใด ๆ แต่การสื่อสารเชิงควอนตัมเป็นที่ต้องการของตลาดอยู่แล้วและวิทยาศาสตร์คณิตศาสตร์และวิศวกรรมใหม่ ๆ (เช่นสำหรับตัวนำยิ่งยวด) ได้รับการพัฒนาขึ้นมาเพื่อความพยายามที่ล้มเหลวของเรา

เช่นเดียวกับคำถามที่ดีทั้งหมดประเด็นคือสิ่งที่คุณหมายถึง ในฐานะที่เป็น CTO ของการเริ่มต้นพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมฉันต้องไม่เห็นด้วยอย่างยิ่งกับข้อเสนอที่การคำนวณควอนตัมเป็นเพียงพายในท้องฟ้า

แต่คุณยืนยันว่า "คุณจะไม่ซื้อใน PC World เร็ว ๆ นี้" สิ่งนี้ฉันไม่เพียง แต่เห็นด้วย แต่อยากจะแนะนำว่าในอนาคตอันใกล้นี้คุณจะไม่สามารถทำได้ซึ่งใกล้เคียงกับ "ไม่" อย่างที่คุณจะให้ฉันยืนยัน

ทำไมถึงเป็นอย่างนั้น? จนถึงจุดแรกมันถูกต้องเพราะไม่มีเหตุผลทางวิศวกรรมเพื่อป้องกันเราจากการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมและในความเป็นจริงไม่มีเหตุผลที่จะทำให้เราไม่สามารถสร้างคอมพิวเตอร์ได้อีกต่อไป จนถึงจุดที่สองเป็นเพราะการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมนั้นยากกว่าการสร้างคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก (คุณต้องการเงื่อนไขพิเศษเช่นอุณหภูมิที่เย็นจัดมากหรือสูญญากาศที่ดีมากและช้ากว่า) แต่มีเพียงบางอย่างเท่านั้น ปัญหาที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำได้ดี คุณไม่จำเป็นต้องใช้แล็ปท็อปใด ๆ ในการค้นพบยาเสพติดโดยการคำนวณหรือทำลาย crypto ที่ล้าสมัยหรือเพื่อเร่งการย้อนกลับของฟังก์ชั่นบางอย่าง (โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าพวกเขามาพร้อมกับ

ทำไมฉันถึงบอกว่าไม่มีปัญหาทางวิศวกรรมที่ป้องกันคอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ (สากล) โปรดทราบว่าตัวอย่างเดียวจะพอเพียงดังนั้นฉันเลือกเทคโนโลยีที่ฉันรู้จักดีที่สุดซึ่งเป็นสิ่งที่ฉันใฝ่หาอย่างมืออาชีพ ในการคำนวณควอนตัมที่ใช้กับดักด้วยไอออนส่วนประกอบทั้งหมดที่เราต้องการได้รับการสาธิต: มีประตูควอนตัมสากลที่มีความเที่ยงตรงสูง มีความพยายามในการย้ายไอออนที่ประสบความสำเร็จ (แยกและรวมกันอีกครั้งจากสายของไอออนย้ายพวกมันไปตามเส้นทางและผ่านทางแยกของเส้นทาง) ด้วยประสิทธิภาพที่เหมาะสม บวกกับการเริ่มต้นการวัด ฯลฯ เป็นไปได้ที่ความเที่ยงตรงเทียบเท่ากับการทำงานของเกท สิ่งเดียวที่ป้องกันไม่ให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่ที่ใช้กับยูนิเวอร์แซลยูนิเวอร์แซลนั้นถูกสร้างขึ้นนั้นเกี่ยวข้องกับการทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้มีส่วนร่วมกับวิศวกรที่เหมาะสม

ฉันอยากจะบอกคุณว่าจะมีใครทำเรื่องนี้ได้บ้างในไม่ช้าทางเทคนิค แต่ฉันกลัวว่าฉันจะทำให้ทนายความสิทธิบัตรของเรา (และซีอีโอของฉันและคนอื่น ๆ ใน บริษัท ) เป็นบ้า สิ่งที่เดือดลงมาคือ:

หากการคำนวณควอนตัมเป็นวงกลมในท้องฟ้าจากนั้นมองย้อนกลับไปผู้คนในอนาคตจะรับรู้ว่ามันเป็นผลไม้แขวนลอยต่ำเช่นไมโครคอมพิวเตอร์เครื่องแรก

มีความท้าทายทางเทคนิคมากมายในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลที่ประกอบด้วย qubits มากมายดังที่ได้กล่าวไว้ในคำตอบอื่น ๆ ดูเพิ่มเติมนี้ทบทวนบทความ อย่างไรก็ตามอาจมีวิธีการหลีกเลี่ยงปัญหาเพื่อให้ได้ผลลัพธ์การคำนวณควอนตัมที่ไม่น่าสนใจบางอย่างก่อนที่เราจะเข้าสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสากลอย่างแท้จริงเครื่องแรก

โปรดทราบว่าอุปกรณ์การคำนวณแบบดั้งเดิมมีอยู่เป็นเวลานานก่อนที่จะสร้างคอมพิวเตอร์สากลเครื่องแรก เช่นการแก้สมการเชิงอนุพันธ์เชิงตัวเลขคุณสามารถสร้างวงจรไฟฟ้าที่ประกอบด้วยตัวเก็บประจุขดลวดและตัวต้านทานเช่นแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดบางจุดจะตอบสนองสมการเชิงอนุพันธ์เดียวกับที่คุณต้องการแก้ วิธีนี้เป็นที่นิยมในดาราศาสตร์ฟิสิกส์ก่อนการกำเนิดของคอมพิวเตอร์ดิจิทัล

ในกรณีของการคำนวณควอนตัมโปรดทราบว่าเมื่อไฟน์แมนเกิดขึ้นกับแนวคิดของการคำนวณควอนตัมเขาได้แย้งบนพื้นฐานของความยากลำบากในการจำลองสมบัติเชิงกลของควอนตัมของระบบทางกายภาพบางระบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ธรรมดา เขาเปลี่ยนการโต้เถียงโดยสังเกตว่าระบบนั้นแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่แก้ได้ยากโดยใช้คอมพิวเตอร์ธรรมดา ลักษณะเชิงกลของควอนตัมของระบบทำให้เป็นเช่นนั้นเราสามารถพิจารณาได้ว่าใครสามารถสร้างอุปกรณ์เชิงกลควอนตัมที่สามารถจัดการกับปัญหาที่ยากที่จะแก้ไขโดยใช้คอมพิวเตอร์ทั่วไป