John Preskill, büyüyen kuantum bilgi işlem endüstrisine onlarca yıldır rehberlik ediyor ve şimdi yeni bir zorluk belirledi – bir milyon kuantum operasyonu veya megaquop yeteneğine sahip bir cihaz oluşturmak için
John Preskill, kuantum bilgi işlem endüstrisi için bir meydan okuma yaptı
Geçtiğimiz on yıl, kuantum hesaplamaya önemli gelişmeler ve yatırımlar gördü, ancak bugün sahip olduğumuz cihazların esasen pratik bir amacı yok. Bu iki ana nedene kadar – birincisi, bugünün makinelerinin hala sadece düzeltmeyi öğrendiğimiz gürültü veya hatalarla mücadele ettiği kubitlerin veya kuantum bitlerinin. İkincisi, pratik problemleri çözebilecek cihazların şu anda en büyük kuantum bilgisayarlardan bile çok daha fazla kubit gerektirmesi bekleniyor.
2018’de, California Teknoloji Enstitüsü’nde John Preskill, bu kuantum bilgi işlem çağını tanımlamak için “gürültülü ara ölçekli kuantum” veya NISQ ifadesini-umut verici ama kusurlu, esasen bir adım taşı, bir adım taşına doğru bir adım attı. Daha az hatayla çatlayın, sonunda “hataya toleranslı” olur. Şimdi anlatıyor Yeni bilim adamı Kuantum hesaplamanın bir sonraki döneminde manzaralarını nasıl ayarladığı: “Megaquop Makine”.
Karmela Padavic-Callaghan: “NISQ dönemi” fikriniz kuantum bilgi işlem alanı tarafından tamamen kucaklandı-bu bir sürpriz miydi?
John Preskill: Terimin bu kadar geniş bir şekilde kucaklanmasını beklemiyordum, ama en azından çok görevleri yerine getirebilecek makinelerimiz olduğu döneme girdiğimiz fikrini kısıtlı bir şekilde ifade etmek için bir kelimeye ihtiyacımız olduğunu hissettim. Geleneksel bilgisayarlarla simüle etmek zor.
Çoğu insanın önem vereceği uygulamaları gerçekten çalıştırmak için muhtemelen hata toleransına ihtiyacımız olacağına dair mesajı vurgulamaya çalışıyordum. Ancak bu arada, bu NISQ makinelerini deneme yapma ve belki de en azından bilim adamları ve muhtemelen işletmeler için yapabilecekleri bazı şeyler bulma fırsatımız oldu.
Şimdi kuantum bilgi işlem topluluğu için yeni bir sınır, bir milyon kuantum operasyonu gerçekleştirebilen bir cihaz veya “megaquop makine” seçtiniz. Neden?
Megaquop makinesi gibi hedeflere sahip olmak, çekilecek bir şey olduğunu düşünüyorum. Neden bir milyon operasyon seçtim? Her şeyden önce, çünkü hata düzeltmesi ve hata toleransı elde etmeden bu rejime girebileceğimizi sanmıyorum. Hatalı düzeltmeden çalışabileceğimiz kuantum devrelerinin önemli ölçüde ötesindedir ve en azından bilim adamlarının yapabileceğimizden önemli ölçüde daha bilgilendirici bulacağını düşünüyorum, maddenin simülasyonlarını yapmaya başlayabileceğimiz bir tür kenarda NISQ ERA. Şu anda, insanlar yaklaşık 13.000 operasyonla devreler çalıştırıyorlar, ancak çok fazla hata azaltma yapmanız gerekiyor ve çıkabileceğiniz fizik miktarı oldukça mütevazı.
Megaquop makinesinin geleneksel bilgi işlem tarihinde bir muadili var mı?
Bilgisayarlar 1940’ların sonlarında ve 50’lerin başında geliştirildi, bunları fiziksel sistemleri simüle etmek için kullanmak isteyerek büyük ölçüde motive edildi. Megaquop ölçeğinde makinelerle ilginç olacak. Bunlar, kimya ve malzeme bilimi için pratik etkileri olan en önemli uygulamalar olacaktır. Orada geleneksel hesaplamaya benzer bir şey var, çünkü bu makineleri bilim yapmak için kullanarak başlayacağız ve ortalama bir kişiyi doğrudan etkileyen uygulamalar için değil.
Diğer düşüncem, insanlar genellikle kuantum bilgi işlemle transistörümüze henüz sahip olmadığımızı söylüyor, hala vakum tüp çağında ya da başka bir şeyde, bu yüzden daha iyi kuantum platformları bulduğumuzda ortaya çıkan teknolojik bir değişim olabilir. daha kolay ölçeklendirebileceğimizi.
Megaquop makinesinin ne için yararlı olacağını belirlemenin “kuantum topluluğu için zorlayıcı bir meydan okuma” olduğunu söylediniz. Kuantum bilgi işlem şirketi artan sayıda bu zorluğu nasıl karşılayabilir?
İnsanlar düşünmeli, tamam, şimdi daha önce yapamayacağım şeyi ne yapabilirim? Uygulamaların ne olduğuna yeni bir düşünce uygulamaya devam etmeliyiz.
Endüstride, kuantum hesaplamanın ekonomik etkisi hakkında ona ulaşma zaman ölçeği açısından aşırı iyimser beklentiler olduğu endişem var. Ve birkaç yıl önce NISQ cihazlarından bahsederken bu doğruydu ve bence bu erken hata toleransı için de geçerli olacak. Bence gerçek ekonomik değere ulaşmak için önümüzde gerçekten uzun bir yolumuz var.
Yarın uyanırsan ve birisi sana bir megaquop makine verdiyse, bununla ne yapardın?
Kuantum alan teorisine ve güçlü bir şekilde birleştirilmiş alan teorilerinde meydana gelen yeni fenomen türlerine ilgi duyuyorum. Bu teorileri bir boyutta simüle etmek için geleneksel bilgisayarlar için oldukça iyi araçlarımız var, ancak iki boyuttaki araçlar geleneksel bilgisayarlar için çok iyi değil. Yani, benim için bu ilginç bir şey yapmak için bir fırsat. Megaquop makinesi belki de ihtiyacımız olan şeyden biraz kısa olurdu, ancak geleneksel bilgisayarların erişiminin hemen ötesinde bazı fenomenleri incelemek için iyi bir başlangıç.
