İçerik
- Hangi kuantum bilgisayarlar için iyidir
- Kuantum üstünlüğü güvenlik için ne anlama geliyor?
- Google’ın kuantum üstünlük iddiaları hakkındaki sorular
Geçtiğimiz hafta, Google araştırmacıları ABD’deki bir makaleye göre “kuantum üstünlüğüne” ulaştığını iddia etti. Mali Zamanlar. Google’ın makalesi kaldırılmadan önce bir NASA web sitesinde kısa bir süre yayınlandı. İçinde araştırmacılar, günümüzün en güçlü klasik süper bilgisayarı olan Summit'i kendi kuantum bilgisayarlarıyla geride bıraktığını iddia ediyorlar.
Bu kuantum üstünlüğü olarak bilinen şeydir - başka bir deyişle, kuantum bir bilgisayarın belirli bir görevde klasik bir bilgisayardan daha hızlı olduğu kanıtlandığında. Gazeteye göre, Google’ın 53-bitlik Sycamore sistemi bu özel hesaplamayı üç dakika 20 saniyede tamamlayabiliyor. Zirve süper bilgisayarının aynı işlevi tamamlaması yaklaşık 10,000 yıl sürecek.
Kuantum üstünlüğüne ulaşmak için başlangıçta 2017 yılı sonu öngörülmüştü. Ancak, Google’ın 72-bitlik Bristlecone bilgisayarı (yukarıda resmedildi) yeterli doğrulukla kontrol etmek için çok zordu. Bunun yerine, çığır açan 53-qubit Sycamore sisteminden geliyor.
Hangi kuantum bilgisayarlar için iyidir
1 veya 0 bitlerinde çalışan geleneksel bilgisayarların aksine, kuantum bilgisayarlar, değerleri depolamak için “qubits” kullanır. Bir qubit veya kuantum biti iki durumlu bir kuantum-mekanik sistemdir. Aynı anda hem 1 hem de 0 eyaletin üst üste gelmesini sağlayabilmek gizemli bir özelliğe sahiptir. Ancak, bu durum ölçüm üzerine çöküyor.
Kuantum bilgisayarlar, klasik bilgisayarlara benzer donanım kapılarıyla, matematiksel işlevler için kullanılan NOT ve AND geçit eşdeğerleriyle oluşturulmuştur. Bununla birlikte, kuantum çıkışları doğal olarak olasılıklıdır, yani doğruluk ve hata düzeltmeleri için kontrol edilmeleri gerekir. Ayrıca, süperpozisyon nedeniyle, çıktıyı mahvetmeden yarı yolda kuantum bir hesaplama yapamazsınız.
Süperpozisyon ve olasılık, kuantum bilgisayarları belirli matematiksel görevler için yararlı kılan anahtarlardır. Qubit sayısını arttırmak, milyonlarca olasılığı neredeyse anında hesaplamayı mümkün kılar. Kullanım alanları arasında devasa sayıların çarpanlara ayrılması, Fourier Dönüşümleri hesaplanması ve doğrusal denklemlerin çözülmesi sayılabilir. Kuantum bilgisayarlar, doğası gereği, çok uzmanlaşmıştır. Aslında, avuçiçi bilgisayarlarımızın her gün gerçekleştirdiği temel hesaplamalar için bir yararı yok.
Kuantum üstünlüğü güvenlik için ne anlama geliyor?
Kuantum bilgisayarların kulağa garip geldiği kadar tuhaf olsalar da, belirli hesaplama alanlarında - özellikle meteoroloji, modelleme kimyası ve fiziği ve kriptografi gibi tekrarlanan, karmaşık matematiksel işlemleri içerenler - çok ilginç uygulamalara sahipler.
Bu sonuncusu genellikle insanları korkutuyor. Kuantum bilgisayarlar bir kerede çok sayıda matematiksel permütasyona uğrayabilir ve teoride, mevcut bilgisayarların ortak şifreleme standartlarını kırması gereken zamanın bir kısmını alabilir. Birden fazla ömür yerine sadece günler veya saatler. Kuantum bilgisayarların çatlamasını önlemek için çok hassas bilgiler için yeni şifreleme protokollerine bir gün gerekebilir.
Şifreleme standartları, ticari kuantum bilgisayarların ardından iyileştirilmelidir.
Benzer şekilde, mevcut kripto para birimi piyasasında cüzdanları korumak ve işlemlerin meşruiyetini doğrulamak için benzer algoritmalar kullanılır. Google’ın bilgisayarının bile bu şifreleme türlerini kırma kabiliyetinde olduğuna dair bir işaret yok. Bununla birlikte, kuantum hesaplama gücünde üstel büyüme tehdidi, bunu önümüzdeki birkaç yıl içinde belirgin bir olasılık haline getiriyor.
Neyse ki, kuantum bilgisayarları ticari olarak uygulanabilir olmaktan hala çok uzak. Hala geliştirme aşamasındalar ve kamuya açık şifreleri kırmaktan çok araştırma yapmak için daha fazla kullanılıyorlar. Her iki şekilde de, şifreleme standartlarının yakın gelecekte kırılabilirliği engellemek ve önlemek için iyileştirilmesi gerekecek.
Google’ın kuantum üstünlük iddiaları hakkındaki sorular
Google, kuantum üstünlüğünü büyük bir atılım olarak iddia ederken, rakiplerinin bazıları başarının esası hakkında daha az ikna olmuş durumda. “Kuantum üstünlüğü” terimi, kuantum bilgisayarların artık klasik bilgisayarlardan daha güçlü ve kullanışlı olduğunu gösteriyor, ancak bu kesinlikle çekişmeli bir iddia.
IBM'in araştırma başkanı Dario kuantum (kuantum hesaplama alanındaki büyük bir rakip), Google'ın “açıkça yanlış” olduğunu iddia etti. Gil, araştırmanın sadece “esasen - ve neredeyse kesinlikle - kesinlikle bir uygulama için tasarlanmış bir laboratuvar deneyi” olduğunu belirtti. pratik uygulamaları olmayan çok özel bir kuantum örnekleme prosedürü. ”Başka bir deyişle, Google’ın araştırması, bilgisayarın daha geniş yetenekleri hakkında çok az şey gösteren çok dar bir hesaplama türüne odaklanmaktadır.
Kuantum üstünlüğü - bir kuantum bilgisayar belirli bir görev için klasik bir bilgisayardan daha iyi performans gösterdiğinde.
Bununla birlikte, eski bir IBM yöneticisi olan Chad Rigetti, duyuruyu “insanlar ve bilim için büyük bir an” olarak nitelendirdi. Güney Kaliforniya Üniversitesi’nden bir mühendislik profesörü olan Daniel Lidar, Google’ın atılımını belirledi. Şirket, “karışma” olarak bilinen - qubit parazitini düşürdü ve rakiplerine kıyasla bilgisayarın hata oranını büyük ölçüde azalttı.
Bunun anlamı, Google'ın şimdi daha düşük hata sonuçları sayesinde kuantum bilgisayarlarının boyutunu büyütebileceğidir. Düşük hataya sahip olan daha fazla sayıda litre kuantum bilgisayarların işlem gücünü üssel olarak arttıracak ve karmaşık problem çözümü için onları daha uygun hale getirecektir. Yine de programlanabilirlik konusunda yapılacak daha çok iş var.
Sonuçta, kuantum bilgisayarlar yalnızca sınırlı bir dizi görev için kullanışlıdır. Bunların oluşturulması, çalıştırılması ve programlanması pahalıdır. Bu karmaşıklık, yalnızca çok özel görevlerde az miktarda kullanılma ihtimalinin yüksek olduğu anlamına gelir. Bununla birlikte, bu Google’ın kuantum üstünlüğünün dönüm noktasını ve kuantum hesaplamanın her yıl daha da uygun göründüğü gerçeğini azaltmamaktadır.
