Quanto fa il computer
Quantitativo
Cosa possono fare i computer quantistici che le loro controparti tradizionali non possono fare affatto? Questa è una delle più grandi domande che deve affrontare l’industria in rapida crescita, e ora abbiamo finalmente una risposta non disponibile.
Invece di bit classici, il computer quantistico utilizza Qables del computer, che possono esistere in più stati di “0” o “1”, dando teoricamente un vantaggio computazionale. Ma se un computer quantistico può fare qualcosa di impossibile o impossibile anche per i migliori computer tradizionali – un raggiungimento del dominio quantico – si è rivelato una domanda difficile e controversa a cui rispondere. La ragione di ciò è che un vero esempio di dominio quantistico dovrebbe essere un lavoro computazionale che è pratico, quindi può essere testato su hardware quantistico realistico ed è dimostrato, quindi tutti i trucchi matematici e algoritmi che possono aiutare un computer classico possono eventualmente respingere.
William Crast All’Università del Texas ad Austin e i suoi colleghi hanno ora completato un esperimento che soddisfa entrambi i criteri. A differenza di molte precedenti affermazioni di dominio quantistico, in cui i computer classici alla fine hanno chiuso il divario dimostrativo tra lui e i suoi rivali quantistici, i ricercatori affermano che “il nostro risultato è dimostrato e permanente: nessun sviluppo futuro negli algoritmi classici può fermare questa differenza”.
Il team ha utilizzato 12 pizzie realizzate con ioni controllati dai laser, creati dalla società di calcolo quantistico Quantinum, per fare un esperimento con radici in matematica della complessità della comunicazione. L’obiettivo è trovare i modi più efficienti per due utenti immaginari chiamati Ellis e Bob per soddisfare un calcolo trasmettendosi l’un l’altro.
Una parte del computer quantistico funge da Alice, crea uno stato quantico speciale e lo invia a un’altra parte della macchina, Bob, che quindi decide come misurare lo stato di Alis per apprendere le sue proprietà e produrre output. Ripetendo questo processo, la coppia può fare un modo per indovinare quale sarebbe Alice l’output di Bob prima di rivelare il loro regno.
I ricercatori hanno ripetuto il processo 10.000 volte ed Ellis e Bob hanno effettuato le loro parti del processo. La loro analisi di tutti questi test, combinati con una sonda matematica rigida di protocolli, ha mostrato che nessun algoritmo classico con meno di 62 bit può corrispondere alle prestazioni di un computer quantistico a 12 quali in questo compito. Il caso più piccolo in cui possono dimostrare che un algoritmo classico può ottenere le stesse prestazioni. 330 bit sono richiesti, circa 30 volte la differenza nella necessaria potenza di calcolo.
“Questo è un notevole risultato scientifico che indica che il panorama dei” benefici quantistici “è più ampio di qualcosa”, afferma Ashley Montanaro All’Università di Bristol in Gran Bretagna. “A differenza della maggior parte dei guadagni quantici o delle prestazioni di dominio quantistico, non c’è speranza che possa essere trovato un algoritmo classico migliore – questo è impossibile.”
Ronald de Wulf L’Istituto di ricerca per la matematica e l’informatica nei Paesi Bassi afferma che l’esperimento sfrutta efficacemente i recenti rapidi miglioramenti nei computer quantistici esistenti e la comunicazione crea su idee con teoria della complessità che sono state scoperte da molti decenni.
“È noto che la complessità della comunicazione è una fonte di isolamento tra quantum e classico che sono sia comprovati e realistici. La differenza è che possono effettivamente applicare il modello per la prima volta, grazie ai progressi dell’hardware”, dicono. “E hanno trovato un grande divario tra classico e quantico con un nuovo problema di complessità della comunicazione, e quindi la differenza si mostra già quando si utilizzano solo 12 qualità.”
Mentre il nuovo risultato è su molte prestazioni precedenti del dominio quantistico, condivide una caratteristica importante con loro: non è chiaro che può essere immediatamente utile. Esempi di guadagni quantici che possono causare grandi conseguenze del mondo reale, come gli algoritmi di rumore che possono fondamentalmente cambiare la crittografia, mancano ancora di conferma nel contesto del prisma.
Andando avanti, il team può rafforzare i loro risultati, ad esempio, Alice e Bob possono realizzare due computer diversi, il che impedisce la possibilità di interazione tra i due che influenzano il risultato del computer quantistico, ma l’utilità del dominio quantico è una domanda più importante, afferma D Wolf.
“Quantum) La supremazia dovrebbe essere un passo verso il dominio della supremazia (quantistica) e un computer quantistico sta facendo qualcosa di meglio di classico per un problema che è effettivamente di interesse, come alcuni calcoli chimici o alcuni adattamenti logistici”, dicono.
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