เนื้อหา

• คอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบไหนดี
• ควอนตัมอำนาจสูงสุดหมายถึงความปลอดภัย?
• คำถามเกี่ยวกับการเรียกร้องอำนาจสูงสุดของควอนตัมของ Google

เมื่อสัปดาห์ที่แล้วนักวิจัยของ Google อ้างว่าได้มาถึง "อำนาจสูงสุดควอนตัม" ตามบทความใน ภาวะเศรษกิจ. เอกสารของ Google ถูกโพสต์สั้น ๆ บนเว็บไซต์ของนาซาก่อนที่จะถูกลบออก ในนั้นนักวิจัยอ้างว่ามีประสิทธิภาพสูงกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์คลาสสิกที่ทรงพลังที่สุดในปัจจุบัน - เรียกว่าซัมมิท - ด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัมของตัวเอง

นี่คือสิ่งที่เรียกว่าควอนตัมอำนาจสูงสุด - กล่าวอีกนัยหนึ่งเมื่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมได้รับการพิสูจน์แล้วว่าทำงานได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม จากรายงานระบุว่าระบบ Sycamore 53-qubit ของ Google สามารถทำการคำนวณที่เฉพาะเจาะจงนี้ได้ในสามนาทีและ 20 วินาที ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของซัมมิทจะใช้เวลาประมาณ 10,000 ปีในการทำหน้าที่เดียวกันให้เสร็จ

การเข้าถึงจำนวนมหาศาลของควอนตัมได้รับการคาดการณ์ในตอนท้ายของปี 2560 อย่างไรก็ตามคอมพิวเตอร์ Bristlecone 72 บิตของ Google (ในภาพด้านบน) พิสูจน์ได้ยากเกินกว่าที่จะควบคุมได้อย่างแม่นยำ ความก้าวหน้ามาจากระบบ Sycamore ขนาด 53 บิตที่เล็กกว่า

คอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบไหนดี

ซึ่งแตกต่างจากคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมที่ทำงานบนบิตของ 1 หรือ 0 คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้ "qubits" เพื่อเก็บค่า qubit หรือควอนตัมบิตเป็นระบบควอนตัมเชิงกลสองสถานะ มันมีคุณสมบัติลึกลับของความสามารถในการเก็บซ้อนของทั้ง 1 และ 0 รัฐในครั้งเดียว อย่างไรก็ตามสถานะนี้จะยุบเมื่อทำการวัด

คอมพิวเตอร์ควอนตัมสร้างขึ้นด้วยประตูฮาร์ดแวร์ที่คล้ายกันกับคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกโดยมี NOT และ AND เทียบเท่ากับเกตที่สร้างขึ้นเพื่อฟังก์ชั่นทางคณิตศาสตร์ อย่างไรก็ตามควอนตัมเอาท์พุทเป็นความน่าจะเป็นภายในซึ่งหมายความว่าพวกเขาจะต้องตรวจสอบความถูกต้องและข้อผิดพลาดแก้ไข คุณไม่สามารถดูการคำนวณควอนตัมไปได้โดยไม่ทำให้เสียผลลัพธ์เนื่องจากการทับซ้อน

การทับซ้อนและความน่าจะเป็นเป็นกุญแจที่ทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีประโยชน์สำหรับงานทางคณิตศาสตร์บางอย่าง การเพิ่มจำนวนของ qubits ทำให้สามารถคำนวณความเป็นไปได้หลายล้านรายการได้ในทันที ใช้รวมถึงแฟคตอริ่งจำนวนมากการคำนวณการแปลงฟูริเยร์และการแก้สมการเชิงเส้น คอมพิวเตอร์ควอนตัมนั้นมีความเชี่ยวชาญเป็นพิเศษ พวกเขาไม่ได้ดีสำหรับการคำนวณพื้นฐานหลายอย่างคอมพิวเตอร์มือถือของเราทำงานทุกวัน

ควอนตัมอำนาจสูงสุดหมายถึงความปลอดภัย?

พวกเขามีแอพพลิเคชั่นที่น่าสนใจในบางด้านของการคำนวณโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับการทำซ้ำการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนเช่นอุตุนิยมวิทยาการสร้างแบบจำลองทางเคมีและฟิสิกส์และวิทยาการเข้ารหัสลับ

อันสุดท้ายมักจะทำให้ผู้คนหลงทาง คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถวิ่งผ่านการเปลี่ยนลำดับทางคณิตศาสตร์จำนวนมากได้ในคราวเดียวและในทางทฤษฎีใช้เวลาเพียงเล็กน้อยในการที่คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันต้องทำลายมาตรฐานการเข้ารหัสทั่วไป เพียงไม่กี่วันหรือหลายชั่วโมง ใหม่วันหนึ่งอาจจำเป็นต้องใช้โปรโตคอลการเข้ารหัสลับสำหรับข้อมูลที่ละเอียดอ่อนมากเพื่อป้องกันการแตกโดยคอมพิวเตอร์ควอนตัม

มาตรฐานการเข้ารหัสจะต้องมีการปรับปรุงให้ดีขึ้นหลังจากที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมเชิงพาณิชย์

ในทำนองเดียวกันอัลกอริทึมที่คล้ายกันจะใช้ในตลาด cryptocurrency ปัจจุบันเพื่อรักษาความปลอดภัยกระเป๋าและตรวจสอบความถูกต้องของการทำธุรกรรม ไม่มีวี่แววว่าแม้แต่คอมพิวเตอร์ของ Google ก็ยังสามารถแยกประเภทการเข้ารหัสเหล่านี้ได้ อย่างไรก็ตามการคุกคามของการเติบโตแบบเลขชี้กำลังในกำลังการคำนวณควอนตัมทำให้มีความเป็นไปได้ที่แตกต่างกันในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

โชคดีที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมยังคงเป็นทางยาวจากการวางขายในเชิงพาณิชย์ พวกเขายังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาและมีแนวโน้มที่จะใช้ในการวิจัยมากกว่าการทำลายรหัสผ่านสาธารณะ ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดมาตรฐานการเข้ารหัสจะต้องปรับปรุงเพื่อป้องกันและป้องกันการถอดรหัสในอนาคตอันใกล้

คำถามเกี่ยวกับการเรียกร้องอำนาจสูงสุดของควอนตัมของ Google

ในขณะที่ Google อ้างว่าอำนาจสูงสุดของควอนตัมถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ แต่คู่แข่งบางรายเชื่อมั่นในข้อดีของความสำเร็จน้อยกว่า คำว่า "ควอนตัมอำนาจสูงสุด" แนะนำคอมพิวเตอร์ควอนตัมในขณะนี้มีประสิทธิภาพและมีประโยชน์มากกว่าคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม แต่นี่เป็นการเรียกร้องที่ถกเถียงกันอย่างแน่นอน

Dario Gil หัวหน้าฝ่ายวิจัยที่ IBM (คู่แข่งสำคัญในพื้นที่คำนวณควอนตัม) เรียกว่าการเรียกร้องของ Google“ ผิดธรรมดา” Gil ตั้งข้อสังเกตว่าการวิจัยเป็นเพียง“ การทดลองในห้องปฏิบัติการที่ออกแบบมาเพื่อเป็นหลัก ขั้นตอนการสุ่มตัวอย่างควอนตัมที่เฉพาะเจาะจงอย่างยิ่งโดยไม่มีการใช้งานจริง” กล่าวอีกนัยหนึ่งการวิจัยของ Google มุ่งเน้นไปที่การคำนวณที่แคบมากซึ่งเผยให้เห็นเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับความสามารถที่กว้างขึ้นของคอมพิวเตอร์

Quantum supremacy - เมื่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีประสิทธิภาพสูงกว่าคอมพิวเตอร์คลาสสิคสำหรับงานที่ได้รับ

อย่างไรก็ตาม Chad Rigetti อดีตผู้บริหารของ IBM เรียกว่าการประกาศว่า“ เป็นช่วงเวลาที่ยิ่งใหญ่สำหรับมนุษย์และวิทยาศาสตร์” Daniel Lidar ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมของ University of Southern California กล่าวถึงการพัฒนาของ Google บริษัท ได้ลดการรบกวนควิบิต - รู้จักกันในชื่อ "crosstalk" - ลดอัตราความผิดพลาดของคอมพิวเตอร์ได้อย่างมากเมื่อเทียบกับคู่แข่ง

ความหมายก็คือตอนนี้ Google จะสามารถขยายขนาดคอมพิวเตอร์ควอนตัมในขณะนี้เนื่องจากผลข้อผิดพลาดลดลง qubits ที่มีข้อผิดพลาดต่ำจะเพิ่มกำลังการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ควอนตัมแทนทำให้พวกมันทำงานได้มากขึ้นสำหรับการแก้ปัญหาที่ซับซ้อน แม้ว่าจะยังมีงานอีกมากที่ต้องทำกับความสามารถในการโปรแกรมได้เช่นกัน

ในที่สุดคอมพิวเตอร์ควอนตัมก็มีประโยชน์สำหรับงานที่ จำกัด เท่านั้น มีราคาแพงในการสร้างเรียกใช้และตั้งโปรแกรม ความซับซ้อนนี้หมายความว่าพวกเขาจะถูกใช้อย่างไม่ จำกัด สำหรับงานที่เฉพาะเจาะจงเท่านั้น แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่ลดความสำคัญสูงสุดของควอนตัมของ Google และความจริงที่ว่าการคำนวณควอนตัมนั้นดูมีประสิทธิภาพมากขึ้นทุกปี