ΘΑ ΧΡΕΙΑΣΤΟΥΜΕ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ ΜΕ ΕΚΑΤΟΜΜΥΡΙΑ qubits
Στους κλασικούς υπολογιστές, οι πληροφορίες αποθηκεύονται σε bits. Κάθε bit είναι είτε ένα είτε μηδέν. Η κβαντική πληροφορική χρησιμοποιεί κβαντικά bits ή qubits τα οποία μπορεί να είναι μηδέν, ένα ή κάτι ενδιάμεσο.
Ωστόσο όπως επισημαίνουν οι αναλυτές, το Willow που έχει 105 qubits, εξακολουθεί να είναι πολύ μικρό για να κάνει χρήσιμους υπολογισμούς και οι κβαντικοί υπολογιστές θα χρειαστούν εκατομμύρια qubits για την επίλυση πραγματικά σημαντικών βιομηχανικών προβλημάτων.
ΨΥΞΗ
Το τσιπ της Google βασίζεται σε υπεραγώγιμα qubits, μια τεχνολογία που απαιτεί έντονη ψύξη, η οποία θα μπορούσε να αποτελέσει περιοριστικό παράγοντα στην κλιμάκωση. «Μπορεί να είναι θεμελιωδώς δύσκολο να κατασκευαστούν κβαντικοί υπολογιστές με τόσο μεγάλο αριθμό qubits χρησιμοποιώντας υπεραγώγιμα qubits, καθώς η ψύξη τόσων πολλών qubits στην απαιτούμενη θερμοκρασία - κοντά στο απόλυτο μηδέν - θα ήταν δύσκολη ή αδύνατη», σημειώνουν οι αναλυτές
ΚΡΥΟΣΤΑΤΕΣ
Τα τσιπ ψύχονται σε τεράστια ψυγεία που ονομάζονται κρυοστάτες για την εκτέλεση πειραμάτων.
ΚΒΑΝΤΙΚΑ ΣΦΑΛΜΑΤΑ
Ένα κρίσιμο ζήτημα στην κβαντική υπολογιστική είναι η διαχείριση των ποσοστών σφαλμάτων, καθώς τα qubits—οι θεμελιώδεις μονάδες κβαντικής πληροφορίας—είναι εξαιρετικά ευαίσθητα σε περιβαλλοντικές διαταραχές, οδηγώντας σε πιθανά σφάλματα.
Από τη δεκαετία του 1990, οι επιστήμονες εργάζονται για τη διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων.
Το Willow μπορεί να μειώσει τα σφάλματα «εκθετικά», καθώς ο αριθμός των qubits αυξάνεται, δήλωσε ο αμερικανικός τεχνολογικός γίγαντας, γεγονός που «λύνει μια βασική πρόκληση στη διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων, την οποία ο τομέας επιδιώκει εδώ και σχεδόν 30 χρόνια». Σύμφωνα με αναλυτές, το Willow αποτελεί ένα νέο ορόσημο στον τρόπο με τον οποίο οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να αντιμετωπίσουν τα σφάλματα που συμβαίνουν κατά τη λειτουργία τους, καθώς η τεχνική τους γίνεται πιο αποτελεσματική στη μείωση των σφαλμάτων με όσο περισσότερα επιπλέον qubits χρησιμοποιούνται για τη διόρθωση αυτών των σφαλμάτων.
Η Google ισχυρίστηκε ότι το νέο της τσιπ, Willow, είναι τόσο γρήγορο που πρέπει να χρησιμοποιεί υπολογιστική ισχύ από άλλα σύμπαντα - και η μόνη εξήγηση είναι ότι ζούμε σε ένα πολυσύμπαν.
Η Google μόλις παρουσίασε το νέο της κβαντικό επεξεργαστή, τον Willow, επιτυγχάνοντας ένα σημαντικό ορόσημο στην κβαντική υπολογιστική. Σε δοκιμές, ο Willow ολοκλήρωσε περίπλοκους υπολογισμούς σε λιγότερο από πέντε λεπτά—μια εργασία που θα απαιτούσε από τους ισχυρότερους κλασικούς υπερυπολογιστές περίπου 10 επτάκις εκατομμύρια έτη (10.000.000.000.000.000.000.000.000). Η διάρκεια αυτή υπερβαίνει την ηλικία του σύμπαντος και όπως αντιλαμβάνεστε ο υπολογισμός δεν θα ολοκληρωνόταν ποτέ. Πρόκειται, λοιπόν, για ένα κολοσσιαίο τεχνολογικό άλμα για την ανθρωπότητα που μπορεί να φέρει επανάσταση σε κάθε τομέα της κοινωνίας.
Το νέο αυτό chip αντιπροσωπεύει μια σημαντική βελτίωση σε σχέση με τον επεξεργαστή Sycamore της Google από το 2019, ο οποίος εκτέλεσε έναν υπολογισμό σε 200 δευτερόλεπτα, για τον οποίο οι κλασικοί υπερυπολογιστές θα χρειάζονταν 10.000 χρόνια.
Ένα κρίσιμο ζήτημα στην κβαντική υπολογιστική είναι η διαχείριση των ποσοστών σφαλμάτων, καθώς τα qubits—οι θεμελιώδεις μονάδες κβαντικής πληροφορίας—είναι εξαιρετικά ευαίσθητα σε περιβαλλοντικές διαταραχές, οδηγώντας σε πιθανά σφάλματα. Οι ερευνητές της Google πέτυχαν μια σημαντική πρόοδο μειώνοντας αυτά τα σφάλματα εκθετικά καθώς αυξάνεται ο αριθμός των qubits, επιτρέποντας τη διόρθωση σφαλμάτων σε πραγματικό χρόνο. Αυτό το επίτευγμα αντιμετωπίζει μια πρόκληση 30 ετών στον τομέα και αποτελεί ένα καθοριστικό βήμα προς την κατεύθυνση πρακτικών, μεγάλης κλίμακας κβαντικών υπολογιστών.
Το Willow chip, που αποτελείται από 105 qubits, έχει επιδείξει εξαιρετική απόδοση, τοποθετώντας την Google στην αιχμή των εξελίξεων στην κβαντική υπολογιστική. Η εταιρεία έχει επίσης δημιουργήσει μια εξειδικευμένη μονάδα παραγωγής για την επιτάχυνση της κατασκευής και δοκιμής κβαντικών τσιπ, υπογραμμίζοντας τη δέσμευσή της στην προώθηση αυτής της μετασχηματιστικής τεχνολογίας.
Κοιτάζοντας προς το μέλλον, η Google στοχεύει να αξιοποιήσει την κβαντική της τεχνολογία για εφαρμογές στον πραγματικό κόσμο, συμπεριλαμβανομένης της τεχνητής νοημοσύνης, της ιατρικής και της ενέργειας. Πιθανές χρήσεις περιλαμβάνουν την ανακάλυψη νέων φαρμάκων, τον σχεδιασμό πιο αποδοτικών μπαταριών για ηλεκτρικά οχήματα και την προώθηση της έρευνας στην ενέργεια σύντηξης. Αυτές οι εξελίξεις υποδεικνύουν ότι η κβαντική υπολογιστική θα μπορούσε να διαδραματίσει κρίσιμο ρόλο στην αντιμετώπιση ορισμένων από τις πιο σύνθετες προκλήσεις της εποχής μας.
Λύση σ’ ένα πολύ βασικό πρόβλημα κβαντικής υπολογιστικής έδωσε η Google με μια νέα γενιά τσιπ, ανακοίνωσε ο αμερικανικός κολοσσός. Όπως εξηγεί, το νέο αυτό τσιπ μπορεί να λύσει σε πέντε λεπτά προβλήματα που ένας κλασικός υπολογιστής θα χρειαζόταν δισεκατομμύρια χρόνια για να λύσει.
Όπως και άλλοι τεχνολογικοί κολοσσοί, για παράδειγμα η Microsoft και η IBM, η Google έχει στραφεί στην κβαντική πληροφορική επειδή αυτή υπόσχεται ταχύτητες υπολογισμού πολύ μεγαλύτερες ακόμα και από τα πιο γρήγορα συστήματα που έχουμε σήμερα.
Όπως μεταδίδει το Reuters, αν και το μαθηματικό πρόβλημα που έλυσε το κβαντικό εργαστήριο της εταιρείας στη Σάντα Μπάρμπαρα της Καλιφόρνια δεν έχει αυτήν τη στιγμή εμπορικές εφαρμογές, η Google ελπίζει ότι οι κβαντικοί υπολογιστές μια μέρα θα λύνουν προβλήματα στην ιατρική, τη χημεία των μπαταριών και την τεχνητή νοημοσύνη, τα οποία είναι απρόσιτα για τους σημερινούς υπολογιστές.
Τα αποτελέσματα που ανακοινώθηκαν τη Δευτέρα (9/12/2024) προήλθαν από ένα νέο τσιπ που ονομάζεται Willow και διαθέτει 105 «qubits», τα οποία αποτελούν τα δομικά στοιχεία των κβαντικών υπολογιστών. Τα qubits είναι γρήγορα αλλά επιρρεπή σε σφάλματα.
Όσο περισσότερα qubits συσκευάζονται σε ένα τσιπ, αυτά τα σφάλματα μπορούν να αθροιστούν και να κάνουν το τσιπ να μην είναι καλύτερο από ένα συμβατικό τσιπ υπολογιστή. Έτσι, από τη δεκαετία του 1990, οι επιστήμονες εργάζονται για τη διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων.
Για «σημείο καμπής» κάνει λόγο η Google
Σε δημοσίευση στο περιοδικό Nature, η Google δήλωσε ότι βρήκε έναν τρόπο να συνδέσει τα qubits του τσιπ Willow, έτσι ώστε τα ποσοστά σφάλματος να μειώνονται όσο αυξάνεται ο αριθμός των qubits. Η εταιρεία λέει επίσης ότι μπορεί να διορθώνει τα σφάλματα σε πραγματικό χρόνο, ένα βασικό βήμα προς την πρακτική εφαρμογή των κβαντικών μηχανών της.
«Έχουμε ξεπεράσει ένα σημείο καμπής», δήλωσε σε συνέντευξή του ο Χαρτμουτ Νέβεν, ο οποίος ηγείται του τμήματος Quantum AI της Google.
Το 2019 η IBM αμφισβήτησε τον ισχυρισμό της Google ότι το κβαντικό τσιπ της έλυσε ένα πρόβλημα για το οποίο ένας κλασικός υπολογιστής θα χρειαζόταν 10.000 χρόνια, λέγοντας ότι το πρόβλημα θα μπορούσε να λυθεί σε δυόμισι ημέρες, χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνικές υποθέσεις.
Σε ανάρτηση στο blog της τη Δευτέρα, η Google δήλωσε ότι έλαβε υπ’ όψιν της ορισμένες από αυτές τις ανησυχίες στις νεότερες εκτιμήσεις της. Ακόμη και υπό τις πιο ιδεαλιστικές συνθήκες, η Google δήλωσε ότι ένας κλασικός υπολογιστής θα χρειαζόταν ένα δισεκατομμύριο χρόνια για να επιτύχει τα ίδια αποτελέσματα με το νεότερο τσιπ της.
Ορισμένοι από τους ανταγωνιστές της Google παράγουν τσιπ με μεγαλύτερο αριθμό qubits από την Google, αλλά η Google επικεντρώνεται στην κατασκευή των πιο αξιόπιστων qubits που μπορεί, δήλωσε σε συνέντευξή του ο Άνθονι Μέγκραντ, αρχιτέκτονας της μονάδας Quantum AI.
Η Google κατασκεύαζε τα προηγούμενα τσιπ της σε μια κοινή εγκατάσταση στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, στη Σάντα Μπάρμπαρα, αλλά κατασκεύασε τη δική της ειδική εγκατάσταση κατασκευής για την παραγωγή των τσιπ Willow. Ο Μέγκραντ δήλωσε ότι η νέα αυτή εγκατάσταση θα επιταχύνει το πόσο γρήγορα μπορεί η Google να κατασκευάσει τα μελλοντικά τσιπ, τα οποία ψύχονται σε τεράστια ψυγεία που ονομάζονται κρυοστάτες για την εκτέλεση πειραμάτων.
«Αν έχουμε μια καλή ιδέα, θέλουμε κάποιος από την ομάδα να είναι σε θέση να τη μεταφέρει σε καθαρό δωμάτιο και σε έναν από αυτούς τους κρυοστάτες το συντομότερο δυνατό, ώστε να μπορούμε να έχουμε πολλούς κύκλους μάθησης» ανέφερε ακόμη ο Μέγκραντ.
Το Willow μπορεί να μειώσει τα σφάλματα «εκθετικά», καθώς ο αριθμός των qubits αυξάνεται, δήλωσε ο αμερικανικός τεχνολογικός γίγαντας, γεγονός που «λύνει μια βασική πρόκληση στη διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων, την οποία ο τομέας επιδιώκει εδώ και σχεδόν 30 χρόνια». Σύμφωνα με αναλυτές, το Willow αποτελεί ένα νέο ορόσημο στον τρόπο με τον οποίο οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να αντιμετωπίσουν τα σφάλματα που συμβαίνουν κατά τη λειτουργία τους, καθώς η τεχνική τους γίνεται πιο αποτελεσματική στη μείωση των σφαλμάτων με όσο περισσότερα επιπλέον qubits χρησιμοποιούνται για τη διόρθωση αυτών των σφαλμάτων.
Τι είναι οι κβαντικοί υπολογιστές
Οι κβαντικοί υπολογιστές αξιοποιούν την κβαντομηχανική - την παράξενη συμπεριφορά των εξαιρετικά μικροσκοπικών σωματιδίων - για να λύσουν προβλήματα πολύ πιο γρήγορα από τους παραδοσιακούς υπολογιστές.
Ελπίζεται ότι οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορέσουν τελικά να χρησιμοποιήσουν αυτή την ικανότητα για να επιταχύνουν σημαντικά πολύπλοκες διαδικασίες, όπως η δημιουργία νέων φαρμάκων. Υπάρχουν επίσης φόβοι ότι θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για κακό - για παράδειγμα για να σπάσουν ορισμένοι τύποι κρυπτογράφησης που χρησιμοποιούνται για την προστασία ευαίσθητων δεδομένων.
Το τσιπ της Google βασίζεται σε υπεραγώγιμα qubits, μια τεχνολογία που απαιτεί έντονη ψύξη, η οποία θα μπορούσε να αποτελέσει περιοριστικό παράγοντα στην κλιμάκωση. «Μπορεί να είναι θεμελιωδώς δύσκολο να κατασκευαστούν κβαντικοί υπολογιστές με τόσο μεγάλο αριθμό qubits χρησιμοποιώντας υπεραγώγιμα qubits, καθώς η ψύξη τόσων πολλών qubits στην απαιτούμενη θερμοκρασία - κοντά στο απόλυτο μηδέν - θα ήταν δύσκολη ή αδύνατη», σημειώνουν οι αναλυτές
Στους κλασικούς υπολογιστές, οι πληροφορίες αποθηκεύονται σε bits. Κάθε bit είναι είτε ένα είτε μηδέν. Η κβαντική πληροφορική χρησιμοποιεί κβαντικά bits ή qubits τα οποία μπορεί να είναι μηδέν, ένα ή κάτι ενδιάμεσο. Θεωρητικά, οι κβαντικοί υπολογιστές θα είναι σε θέση να επεξεργάζονται πολύ μεγαλύτερους όγκους δεδομένων, οδηγώντας σε πιθανές ανακαλύψεις σε τομείς όπως η ιατρική, η επιστήμη και τα οικονομικά.
Ωστόσο όπως επισημαίνουν οι αναλυτές, το Willow που έχει 105 qubits, εξακολουθεί να είναι πολύ μικρό για να κάνει χρήσιμους υπολογισμούς και οι κβαντικοί υπολογιστές θα χρειαστούν εκατομμύρια qubits για την επίλυση πραγματικά σημαντικών βιομηχανικών προβλημάτων.
Ο δρόμος της επιτυχίας για την Google
Η Google βρίσκεται στην πρώτη γραμμή της έρευνας για την κβαντική πληροφορική, μέσω του τμήματος Quantum AI. Το 2019, είχε ανακοινώσει ότι πέτυχε «κβαντική υπεροχή», με τον κβαντικό υπολογιστή Sycamore, που μπορούσε να εκτελέσει έναν συγκεκριμένο υπολογισμό σημαντικά ταχύτερα από τους ισχυρότερους κλασικούς υπερυπολογιστές που ήταν διαθέσιμοι εκείνη τη στιγμή.
Ο επεξεργαστής Sycamore είναι ένας κβαντικός επεξεργαστής 54 qubit, υπεραγώγιμος που χρησιμοποιεί κβαντικά κυκλώματα για να χειρίζεται qubits μέσω πολύπλοκων κβαντικών πυλών. Στο πρωτοποριακό πείραμά τους, η Google ανέθεσε στον Sycamore τη δειγματοληψία της εξόδου ενός τυχαία δημιουργημένου κβαντικού κυκλώματος. Τα αποτελέσματα επιτεύχθηκαν σε μόλις 200 δευτερόλεπτα, μια εργασία που εκτιμάται ότι θα χρειαζόταν ο ταχύτερος υπερυπολογιστής στον κόσμο περίπου 10.000 χρόνια για να την ολοκληρώσει.
Η επίτευξη της κβαντικής υπεροχής αποτέλεσε κομβική στιγμή τόσο για τη Google όσο και για τον ευρύτερο τομέα της κβαντικής πληροφορικής. Απέδειξε τη δυνατότητα των κβαντικών συστημάτων να αντιμετωπίσουν προβλήματα που επί του παρόντος είναι δυσεπίλυτα για τις κλασικές μηχανές.
Παρά τις σημαντικές προόδους, παραμένουν πολλές προκλήσεις για την αξιοποίηση του πλήρους δυναμικού της κβαντικής πληροφορικής. Ζητήματα όπως η συνοχή των qubit, τα ποσοστά σφάλματος και η κλιμάκωση του αριθμού των qubit θέτουν σημαντικά εμπόδια. Η Google συνεχίζει να ερευνά μεθόδους διόρθωσης σφαλμάτων και πιο σταθερούς σχεδιασμούς qubit για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων.
Κοιτάζοντας μπροστά, η Google στοχεύει να προωθήσει τις δυνατότητες κβαντικής πληροφορικής για την επίλυση πραγματικών προβλημάτων σε διάφορους τομείς, όπως η ανακάλυψη φαρμάκων, τα προβλήματα βελτιστοποίησης και η κρυπτογράφηση. Στόχος είναι να αναπτυχθούν κβαντικοί επεξεργαστές που θα μπορούν να λειτουργούν με υψηλή πιστότητα και πολλά qubits, ανοίγοντας το δρόμο για πρακτικές κβαντικές εφαρμογές.
Ο κβαντικός υπολογιστής της Google αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό άλμα προς τα εμπρός στην υπολογιστική τεχνολογία, διευρύνοντας τα όρια του εφικτού. Καθώς η έρευνα συνεχίζεται, οι επιπτώσεις της κβαντικής πληροφορικής θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε πρωτοποριακές ανακαλύψεις και καινοτομίες σε πολλούς τομείς, προαναγγέλλοντας μια νέα εποχή υπολογιστικής ισχύος. Ενώ πολλές προκλήσεις βρίσκονται μπροστά μας, η δέσμευση της Google για την προώθηση της κβαντικής τεχνολογίας θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει την κατανόησή μας για την πληροφορική τα επόμενα χρόνια.
Δεν υπάρχουν σχόλια :
Δημοσίευση σχολίου