Odbyły się pierwsze zawody komputerów kwantowych

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Po raz pierwszy w historii zorganizowano zawody dwóch komputerów kwantowych. Jeden z prototypów został zbudowany przez IBM-a, drugi przez naukowców z University of Maryland. Obie maszyny pracują w różny sposób, jednak można je porównywać, gdyż identycznie przetwarzają algorytmy. Rozpoczęto więc eksperyment, prowadzony pod kierunkiem Chrisa Monroe'a z University of Maryland, ma odpowiedzieć na pytanie, który z nich działa szybciej i jest dokładniejszy.

Oba komputery korzystają z pięciu kubitów czyli kwantowych bitów. W maszynie IBM-a są one reprezentowane przez pięć pętli z nadprzewodzącego materiału, w którym krąży prąd kontrolowany przez mikrofale. Komputer z University of Maryland wykorzystuje pięć jonów iterbu umieszczonych w pułapce elektromagnetycznej, którymi manipuluje się za pomocą lasera.
Przeprowadzenie eksperymentu stało się możliwe po tym, jak IBM otworzył architekturę swojego kwantowego procesora, co umożliwiło osobom z zewnątrz jego programowanie. Wcześniej mogli go programować wyłącznie naukowcy z laboratorium, które go zbudowało.

Zasadnicze problemy z komputerami kwantowymi, takie jak trudność w utrzymaniu superpozycji i probabilistyczna natura mechaniki kwantowej powodują, że obecnie tego typu maszyny nie mogą być używane jako komputer ogólnego przeznaczenia. Być może nigdy takimi się nie staną. Jednak fakt, że wykonują one obliczenia jednocześnie, a nie jedno po drugim powoduje, iż są znacznie szybsze od klasycznych komputerów.

Podczas wspominanego eksperymentu na każdej z maszyn uruchomiono zestaw algorytmów i porównywano wyniki ich działania. Okazało się, że maszyna z University of Maryland była dokładniejsza, udzielając prawidłowej odpowiedzi średnio w 77,1% przypadków. Komputer IBM-a udzielił 35,1% prawidłowych odpowiedzi. Był on jednak około 1000-krotnie szybszy niż komputer uniwersytecki.

Widoczne tutaj różnice wynikają z bardzo delikatnej natury stanów kwantowych. W maszynie z Maryland każdy jon mógł wchodzić w interakcje z każdym innym jonem, co czyniło całość bardziej stabilną. W komputerze IBM-a interakcja pomiędzy nadprzewodzącymi pętlami odbywała się za pośrednictwem pętli centralnej, co powodowało, że stany kwantowe były bardziej narażone na zdestabilizowanie. IBM już poinformował, że najnowsza wersja jego maszyny korzysta z większej liczby połączeń pomiędzy kubitami, co czyni całość bardziej stabilną.

Zbudowanie użytecznego kwantowego komputera nie będzie łatwa. Maszyna taka musi zostać wyposażona w tysiące kubitów, a dodawanie każdego kubitu oznacza, że utrzymanie stabilnych stanów kwantowych staje się coraz trudniejsze. Jednak, jak zauważa fizyk Simon Benjamin z University of Oxford, eksperyment z udziałem dwóch komputerów to bardzo dobry sygnał. Przez długi czas tego typu urządzenia były tak niedoskonałe, że nie było możliwe porównanie dwóch pięciokubitowych komputerów. To znak, że technologia staje się coraz bardziej dojrzała.

« powrót do artykułu

[thikim 119]

Fajnie że jest postęp.
Kwestie czy komputery kwantowe można wykorzystać do rozwiązywania problemów ogólnych jest w sumie do ominięcia. Zawsze może to być zwykły komputer z podzespołem kwantowym realizującym wybrane czasochłonne algorytmy a całą resztę można robić klasycznie.

Zgaduję że już powstała albo powstanie dziedzina programowania sprowadzająca algorytmy ogólne do algorytmów kwantowych.

[mankomaniak 4]

Zawsze może to być zwykły komputer z podzespołem kwantowym realizującym wybrane czasochłonne algorytmy a całą resztę można robić klasycznie.

 

Przykład? Jakie miałoby być kryterium takiego podziału?

[pogo 102]

Kryterium to np zachciewajka programisty. Moim zdaniem wystarczające.

Poza tym to procesory probabilistyczne, więc chyba najlepiej się nadają do liczenia fizyki w grach, może nawet symulacji zderzeń... a także do renderowania grafiki. Ogólnie do rzeczy gdzie wynik potrzebny jest szybko, ale nie koniecznie idealnie prawidłowy.

[thikim 119]

Jak to pogo mniej więcej napisał. Robi się dodatkowy procesor kwantowy na płycie. Zrobi się bibliotekę obsługującą rozkazy z tego procesora kwantowego. I w trakcie kompilacji środowisko będzie od razu korzystało z tej biblioteki jeśli tak zażyczy sobie programista. Trochę jak z GPU.

Ale to tylko jeden scenariusz. Możliwe są inne.

 

 

Ogólnie do rzeczy gdzie wynik potrzebny jest szybko, ale nie koniecznie idealnie prawidłowy.

Też o grafice myślałem. Ale pewnie i sporo obliczeń z dziedziny szyfrowania i deszyfrowania by się dało upchać.

Na razie układy kwantowe to takie trochę produkty rękodzielnicze ale z czasem będzie można zrobić linię montażową i uda się też zapewne upchać taki kwantowy "koprocesor" w jednym chipie z normalnym procesorem dokładnie tak jak się to robi z GPU.

Edytowane 22 lutego 2017 przez thikim

[Mariusz Błoński 195]

Poniżej link do świetnego - bo mojego - artykułu o komputerach kwantowych. Zwróćcie uwagę szczególnie na wywiad z Marcinem Bieńkowskim (na końcu artykułu):

http://www.pcworld.pl/news/Kwantowy.komputer.czyli.maszyna.widmo,106666.html

[thikim 119]

No to pierwszy cytat mi się nasuwa z tekstu:

"Komputer kwantowy jest np. zdolny do tego, aby praktycznie w jednym przebiegu znaleźć klucz potrzebny do odszyfrowania dowolnej wiadomości i to niezależnie, czy użyty został 128-, 512-, czy nawet 1024-bitowy klucz szyfrujący. Komputery kwantowe działają na innej zasadzie i znajdują prawdopodobieństwo tego, co zostało użyte w tym wypadku do zaszyfrowania wiadomości."

Wszystko pięknie i fajnie tylko podstawowe pytanie. Jak?

Bo nawet przy tradycyjnym łamaniu nie wystarcza tylko sprawdzić załóżmy 1 mld kombinacji. Trzeba jeszcze mieć sposób żeby móc sprawdzić że kombinacja nr 89 888 888 jest poprawną kombinacją.

No więc pytam: jak to zrobić szybko?

Kiedy łamiemy poprzez brute force hasła w zip to po prostu sprawdzamy czy dane są poprawnie deszyfrowane dla wszystkich kombinacji aż trafiamy na taką która da poprawne np. sumy kontrolne. I wtedy wiemy.

Ale jak nie mamy sum kontrolnych to skąd mamy wiedzieć że dana kombinacja jest właściwa?

 

O proszę:

 

Przypuszczam, że przyszłe superkomputery będą maszynami hybrydowymi - połączeniem zwykłego superkomputera z komputerem kwantowym.

Tak jak pisałem w pierwszym poście

 

 

Zawsze może to być zwykły komputer z podzespołem kwantowym realizującym wybrane czasochłonne algorytmy a całą resztę można robić klasycznie.

Edytowane 22 lutego 2017 przez thikim