Quantenüberlegenheit von Google? Nicht so schnell, sagt IBM.

Quantencomputer von Google Google; Herausgegeben von MIT Technology Review

Vor einem Monat kam die Nachricht, dass Google Berichten zufolge die Quantenüberlegenheit erlangt hatte: Es hatte einen Quantencomputer dazu gebracht, eine Berechnung durchzuführen, die ein klassischer Computer undurchführbar lange dauern würde. Während die Berechnung selbst – im Wesentlichen eine sehr spezifische Technik zur Ausgabe von Zufallszahlen – ungefähr so ​​​​nützlich ist wie der 12-Sekunden-Erstflug der Gebrüder Wright, wäre es ein Meilenstein von ähnlicher Bedeutung und markiert den Beginn einer völlig neuen Ära der Computer .

Aber in einem Blogbeitrag heute veröffentlicht , bestreitet IBM die Behauptung von Google. Die Aufgabe, von der Google sagt, dass der schnellste klassische Supercomputer der Welt 10.000 Jahre dauern könnte, kann laut IBM tatsächlich in nur wenigen Tagen erledigt werden.

Wie John Preskill, der CalTech-Physiker, der den Begriff Quantenüberlegenheit prägte, schrieb in einem Artikel für das Quanta-Magazin hat Google speziell eine sehr enge Aufgabe ausgewählt, in der ein Quantencomputer gut wäre und in der ein klassischer Computer schlecht ist. Diese Quantenberechnung hat sehr wenig Struktur, was es dem klassischen Computer erschwert, mitzuhalten, aber auch bedeutet, dass die Antwort nicht sehr informativ ist, schrieb er.

Das Forschungspapier von Google wurde nicht veröffentlicht ( Aktualisieren : es kam zwei Tage nach dieser Geschichte heraus), aber ein Entwurf wurde online geleakt Letzten Monat. Darin sagen die Forscher, dass sie eine Maschine mit 53 Quantenbits oder Qubits haben, um die Berechnung in 200 Sekunden durchzuführen. Sie schätzten auch, dass der leistungsstärkste Supercomputer der Welt, die Summit-Maschine im Oak Ridge National Laboratory, 10.000 Jahre brauchen würde, um ihn mit der gleichen Genauigkeit oder dem gleichen Maß an Unsicherheit wie das von Natur aus unsichere Quantensystem zu wiederholen.

Das Problem ist, dass es bei solchen Simulationen nicht nur darum geht, den Code von einem Quantencomputer auf einen klassischen zu portieren. Sie werden exponentiell härter, je mehr Qubits Sie zu simulieren versuchen. Aus diesem Grund gibt es viele verschiedene Techniken zur Optimierung des Codes, um zu einem ausreichend guten Äquivalent zu gelangen.

Und hier unterscheiden sich Google und IBM. Die IBM-Forscher schlagen eine Methode vor, von der sie sagen, dass sie auf einer klassischen Maschine mit weitaus größerer Genauigkeit nur zweieinhalb Tage dauern würde und die mit zusätzlichen Verfeinerungen noch weiter sinken könnte.

Der entscheidende Unterschied? Festplatte. Die Simulation eines Quantencomputers in einem klassischen Computer erfordert die Speicherung großer Datenmengen im Speicher während des Prozesses, um den Zustand des Quantencomputers zu einem bestimmten Zeitpunkt darzustellen. Je weniger Speicher Sie zur Verfügung haben, desto mehr müssen Sie die Aufgabe in Phasen aufteilen und desto länger dauert es. Die Methode von Google, sagt IBM, stützte sich stark darauf, diese Daten im RAM zu speichern, während die von IBM sowohl RAM als auch Festplattenspeicher verwendet. Es schlägt auch vor, eine Reihe anderer klassischer Optimierungstechniken sowohl in Hardware als auch in Software zu verwenden, um die Berechnung zu beschleunigen. Um fair zu sein, IBM hat es nicht in der Praxis getestet, daher ist es schwer zu wissen, ob es wie vorgeschlagen funktionieren würde. (Google lehnte eine Stellungnahme ab.)

Was steht also auf dem Spiel? Entweder viel oder nicht viel, je nachdem, wie man es betrachtet. Wie Preskill betont, hat das Problem, das Google angeblich gelöst hat, fast keine praktischen Konsequenzen, und selbst wenn Quantencomputer größer werden, wird es lange dauern, bis sie auch nur die engsten Klassen von Problemen lösen können. Diejenigen, die moderne Codes knacken können, werden wahrscheinlich mindestens Jahrzehnte brauchen, um sich zu entwickeln.

Auch wenn IBM recht hat, dass Google es dieses Mal nicht geschafft hat, ist die Schwelle der Quantenüberlegenheit sicherlich nicht mehr weit entfernt. Die Tatsache, dass Simulationen mit dem Hinzufügen von Qubits exponentiell schwieriger werden, bedeutet, dass möglicherweise nur eine etwas größere Quantenmaschine erforderlich ist, um an den Punkt zu gelangen, an dem sie wirklich unschlagbar ist.

Dennoch ist, wie Preskill feststellt, selbst eine begrenzte Quantenüberlegenheit ein entscheidender Schritt auf der Suche nach praktischen Quantencomputern. Wer es letztendlich schafft, wird wie die Gebrüder Wright einen Platz in der Geschichte beanspruchen.

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