Googlen Sycamore-tietokonetta käytetään superkylmässä lämpötilassa, lähellä absoluuttista nollaa. Kuva: Google
Googlen Sycamore-tietokonetta käytetään superkylmässä lämpötilassa, lähellä absoluuttista nollaa. Kuva: Google

Kvanttitietokone laski 200 sekunnissa sen, mikä olisi vienyt supertietokoneelta 10 000 vuotta.

Kvanttiherruus on virallisesti julistettu. Googlen Sycamore -koneen kehittäjät kertovat Nature-lehdessä laskentaoperaatiosta, josta kvanttitietokone on ensimmäisen kerran suoriutunut ylivertaisesti nopeammin kuin tehokkaimmat klassiset supertietokoneet.

Tällaista suoritusta on luonnehdittu jo etukäteen kvanttiherruuden saavuttamiseksi.

Kvanttitietokoneelta kesti 200 sekuntia lajitella joukko satunnaisia lukuja tavalla, joka tavalliselta supertietokoneelta olisi kestänyt 10000 vuotta.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Saavutus on odotettu virstanpylväs kvanttititietokoneiden kehittelyssä. Se osoittaa, että teoriassa ylivertainen kone voi todella toimia käytännössä. Nature vertaa sitä omassa kommentissaan Wrightin veljesten ensilentoon.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Kvanttitietokone pystyy periaateessa suorittamaan sopivia tehtäviä valtavan paljon nopeammin kuin tavallinen, mutta käytännössä sen hallitseminen ja käyttäminen on erittäin vaativaa. Lämpö ja laitteen sisäiset vuorovaikutukset sotkevat helposti laskennan.

Raportin luonnos julkaistiin vahingossa jo syyskuussa Yhdysvaltain avaruushallinnon Nasan sivuilla. Se poistettiin vähän ajan kuluttua ilman selityksiä. Tuloksen julkaisua osattiin kuitenkin tämän vuoksi odottaa.

Artikkelin otsikko kuuluu Kvanttiherruus ohjelmoitavalla suprajohtavalla prosessorilla. John Martinsin ja hänen työtoveriensa käyttämässä Googlen Sycamore-kvanttitietokoneessa oli 54 kvanttibittiä eli kubittia, joista yksi ei kokeessa toiminut.

Kubitteina toimivat suprajohtavat sähköiset värähtelijät. Jotta niiden kvanttitiloja pystyttiin hallitsemaan, laite jäähdytettiin lähelle absoluuttista nollaa.

Kubittien tilaa kääntävät portit toimivat erittäin virheettömästi, yli 99 prosentin tarkkuudella. Tämä oli Naturen kommentin mukaan kokeen merkittävimpiä saavutuksia ja mahdollisti sen onnistumisen.

Tavallisessa tietokoneessa kaikki tieto ilmaistaan biteillä, joilla voi olla kaksi toisensa poissulkevaa tilaa: ykkönen tai nolla. Tietokoneessa on valtava määrä pikkuruisia transistoreita, joiden läpi sähkö joko kulkee tai ei kulje. Kun sähkö ei kulje, bitti on nolla. Kun se kulkee, bitti on yksi.

Kvanttitietokoneessa bittien tilalla ovat kubitit. Kubittina voi toimia mikä tahansa kvanttisysteemi, joka voi olla vain kahdessa eri tilassa – sekä lisäksi superpositiossa. Superpositio tarkoittaa sitä, että systeemi on ikään kuin kahdessa eri tilassa yhtäaikaa.

Näkyvän maailman metaforana kubitille on käytetty kolikkoa. Se voi kääntyä kruunaksi tai klaavaksi. Se voi myös pyöriä kantillaan ennen kuin kaatuu jollakin todennäköisyydellä joko kruuna- tai klaavapuoli ylöspäin.

Kubittina voidaan käyttää esimerkiksi elektronia ja sen spiniä. Elektronin spin voi olla ylös tai alas tai osin molempia, siis superpositiossa.

Kvanttitietokoneen teho kumpuaa siitä, että sen muisti voi olla yhtä aikaa kaikissa mahdollisissa tavallisten bittien yhdistelmissä.

Laskennan tulos luetaan kubittien tilasta operaatioiden jälkeen. Superpositiotiloja ei saada tietää, koska mittaaminen romauttaa superpositiot. Tulosta luettaessa kubittien spinit ovat vain ylös tai alas. Näkyvissä on enää rivi ykkösiä ja nollia.

Ulos saadaan siis vähän informaatiota, vaikka kone pystyy käsittelemään paljon vaihtoehtoja.

Tämän takia kvanttitietokoneet eivät sovellu mihin tahansa laskutehtäviin eikä niistä ole korvaamaan klassisia tietokoneita. Niistä voi tulla ylivoimaisia tehtävissä, joissa on yksinkertainen vastaus, mutta läpikäytävänä valtava määrä mahdollisuuksia.

Tulevaisuudessa kvanttitietokoneita saatetaan käyttää molekyylien mallintamisessa. Tavallisen tietokoneen laskentavoima ei siihen riitä.

QS
Seuraa 
Viestejä5517

Salauksia purkavilla tiedusteluyksiköillä valuu kuola. Salauksia kehittävillä yksiköillä valuu hiki. Rikolliset odottavat, että kapasiteettia voi ostaa pilvestä ja murtautua mihin vain. Paikallispoliisit odottavat pääsevänsä ostamaan pilvestä kapasiteettia rikollisten tallennusvälineiden purkamiseen. Kaikille jotain odotettavaa 👍

Simplex
Seuraa 
Viestejä3116

"Tämän takia kvanttitietokoneet eivät sovellu mihin tahansa laskutehtäviin eikä niistä ole korvaamaan klassisia tietokoneita. Niistä voi tulla ylivoimaisia tehtävissä, joissa on yksinkertainen vastaus, mutta läpikäytävänä valtava määrä mahdollisuuksia."

Tämä mahdollistaisi Arkadianmäen tyhjentämisen poliitikoista, ja antaisi tilalle todellisen mahdollisuuden mallintaa yhteiskuntaa - ellei koko maapalloa - erilaisilla mitä-jos-skenaarioilla, ja löytää optimaalinen ratkaisu valtioiden, yhteiskuntien, talouden, luonnonvarojen ja muiden resurssien sekä yksilöiden kannalta?

Sisältö jatkuu mainoksen alla