Quantencomputer aus Bergahorn
Die Quantencomputing-Abteilung von IBM hat Googles Behauptung der Quantenexzellenz in ihrem Gerät kritisiert. In einem zufällig der Öffentlichkeit zugänglichen Artikel wurde argumentiert, dass Wissenschaftler mit einem 53-Qubit-Computer Berechnungen in 200 Sekunden durchführen könnten, was 10.000 Betriebsjahre eines klassischen Computers erfordern würde. IBM geht jedoch davon aus, dass ein herkömmlicher Computer diese Aufgabe im schlimmsten Fall in 2,5 Tagen meistern wird, und die Antwort wird genauer sein als die eines Quantencomputers, heißt es in einem Blog auf der Website des Unternehmens, Details stehen in einem Vorabdruck auf der arXiv.org-Server.
Vor einem Monat war auf dem NASA-Server ein Preprint mit den Arbeitsergebnissen von Mitarbeitern der Abteilung und Google verfügbar. In diesem Text ging es darum, die Fähigkeiten des Sycamore-Quantencomputers mit 53 Qubits zu testen. Laut den Autoren des Artikels ist es ihnen mit diesem Gerät gelungen, mit diesem Gerät eine Quantenüberlegenheit zu erreichen, d mehr.
Als Benchmark wählte das Team von John Martinis, Leiter des Quantencomputing bei Google und Professor an der University of California, Santa Barbara, ein ganz besonderes Problem. Es bestand darin, eine bekannte Zufallsfolge von Befehlen auszuführen, den Endzustand der Qubits als eine Kette von 53 Zahlen nach der Anzahl der Elemente zu lesen und diese Operation millionenfach zu wiederholen. Dann wird die Statistik der resultierenden Antwortverteilung mit der erwarteten verglichen, da sie für eine bekannte Befehlsfolge berechnet werden kann.
Dieses Problem hat ein sehr begrenztes Potenzial in Bezug auf praktische Anwendungen, aber der Autor des Begriffs "Quantenüberlegenheit" John Preskill hat nicht zwischen in der Realität nützlichen und rein technischen Berechnungen unterschieden. Offenbar hat Google bewusst eine relativ einfache Aufgabe für einen Quanten gewählt, aber eine schwierige für einen klassischen Computer.
Der Artikel von Martinis und Co-Autoren behauptete, dass es ihnen gelungen sei, in 200 Sekunden ein solches Maß an Koinzidenz der Quantenzustände (Fidelity) zu erreichen, was etwa 10.000 Jahre Arbeit auf dem leistungsstärksten modernen klassischen Computergipfel erfordern würde. Natürlich hat niemand eine solche Überprüfung durchgeführt, diese Zahl ist das Ergebnis einer theoretischen Schätzung der Komplexität des Problems, die auf der Annahme basiert, dass es unmöglich ist, alle für jede Berechnungsstufe erforderlichen Informationen im RAM von Supercomputern, die unweigerlich zur Verwendung von Algorithmen werden, die auf Kosten der Zeitarbeit Speicher sparen.
Der Text von drei Mitarbeitern von IBM, die auch aktiv an Entwicklungen im Bereich des Quantencomputings beteiligt sind, bestreitet die Behauptung, dass solche Berechnungen für einen klassischen Supercomputer unerschwinglich sind. Die Autoren argumentieren, dass ein moderner klassischer Computer in 2, 5 Tagen eine viel höhere Wiedergabetreue erreichen kann, und dies ist eine konservative Schätzung, dh zusätzliche Mittel sollten die erforderliche Zeit weiter reduzieren.
Zu diesem Schluss kamen IBM-Mitarbeiter, die mehrere Optimierungsmethoden in die theoretische Analyse miteinbezogen hatten. Der Hauptgrund war, dass ein klassischer Computer die für aktuelle Berechnungen notwendigen Informationen nicht nur im RAM, sondern auch auf Festplatten speichert. Es ist zu beachten, dass diese Schätzung ebenfalls theoretisch ist und IBM den Prozess nur simuliert und die notwendigen Berechnungen nicht vollständig durchgeführt hat.
Zusammenfassend schreiben die Autoren, dass die Ergebnisse von Google zwar von absolutem Interesse sind, aber nicht als Beweis für die Überlegenheit von Quantencomputern gegenüber klassischen Computern gewertet werden können. Besonderes Augenmerk legen sie auch auf die Verwirrung des Begriffs Quantenüberlegenheit für nicht auf die Forschung auf diesem Gebiet spezialisierte Personen, da nur die Betrachtung des Themas im richtigen Kontext richtige Schlüsse zulässt.
Kürzlich konnten Physiker einen Quantenphasenübergang auf einem Quantencomputer simulieren und haben den Fehler des Qubits auf ein Millionstel genau gemessen. Über die praktisch wertvollen Ergebnisse, die Wissenschaftler von Quantencomputern erwarten, haben wir ausführlich im Material „The World of Qubits“geschrieben.
