Komputery kwantowe wcale nie muszą pokonać tradycyjnych. Naukowcy znaleźli sposób

Tradycyjne komputery mogą wygrać z kwantowymi w mocach obliczeniowych. Nie są też tak delikatne i podatne na uszkodzenia jak i nie wymagają tak częstego strojenia w celu minimalizowania marginesu błędu.

Publikacja: 13.02.2024 08:32

Komputery kwantowe mają ogromne mżliwości, ale wcale nie muszą wygrać z klasycznymi

Komputery kwantowe mają ogromne mżliwości, ale wcale nie muszą wygrać z klasycznymi

Foto: Shutterstock

Od kilku lat komputery kwantowe uważane są za kolejną generację sprzętu, która zrewolucjonizuje rynek dzięki znacznie większym możliwościom obliczeniowym. Ich rozwój napotyka jednak na bariery, jak konieczność chłodzenia w ekstremalnie niskich temperaturach czy spory margines błędów. Co więcej, zgodnie z nową teorią naukowców z New York University klasyczne komputery mogą czasami przewyższać komputery kwantowe dzięki nowym algorytmom, co podważa pogląd, że kwant zawsze zwycięży.

Badacze odkryli, że klasyczne komputery mogą w pewnych okolicznościach dotrzymać kroku komputerom kwantowym, a nawet je przewyższyć. Wystarczy przyjąć nową metodę algorytmiczną, by klasyczne komputery uzyskały wzrost szybkości i dokładności, co może oznaczać, że nadal mają przed sobą świetlaną przyszłość.

Klasyczny komputer kontra kwantowy

Wielu ekspertów uważa, że obliczenia kwantowe stanowią zmianę paradygmatu w stosunku do obliczeń klasycznych. Dzieje się tak przede wszystkim dlatego, że, jak wiadomo, klasyczne komputery przetwarzają informacje przy użyciu bitów cyfrowych (0 i 1), podczas gdy komputery kwantowe używają bitów kwantowych (kubitów) do przechowywania informacji o wartościach z zakresu od 0 do 1. Zdolność ta umożliwia komputerom kwantowym przetwarzanie i przechowywanie informacji w kubitach oraz pozwala algorytmom kwantowym osiągać lepsze wyniki od klasycznych odpowiedników.

Czytaj więcej

NATO stawia na technologię kwantową. Kto się liczy w wyścigu superkomputerów

Jednocześnie komputery kwantowe są delikatne i podatne na utratę informacji. Co więcej, nawet jeśli informacja zostanie zachowana, przekształcenie jej w klasyczną informację niezbędną do praktycznych obliczeń nie jest łatwe.

Klasyczne komputery nie mają problemów z utratą i przekazem informacji, co zdarza się w przypadku komputerów kwantowych. Ponadto można zaprojektować klasyczne algorytmy tak, aby wykorzystać te wyzwania i stymulować tradycyjny komputer przy użyciu znacznie mniejszych zasobów, niż wcześniej sądzono — wyjaśnia zespół naukowców w artykule opublikowanym w PRX Quantum.

Wyniki badania wskazują, że klasyczne komputery mogą wykonywać szybsze i dokładniejsze obliczenia niż najnowocześniejsze komputery kwantowe. Tego przełomu dokonano dzięki algorytmowi, który przechowuje tylko część informacji przechowywanych w stanie kwantowym – i to w ilości wystarczającej do dokładnego obliczenia wyniku.

Czytaj więcej

Powstają baterie kwantowe. Bliski przełom w magazynowaniu i ładowaniu energii

- Ta praca pokazuje, że istnieje wiele potencjalnych dróg ulepszenia obliczeń, obejmujących zarówno podejście klasyczne, jak i kwantowe – wyjaśnia Dries Sels, adiunkt na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Nowojorskiego i jeden z autorów artykułu. - Co więcej, nasza praca pokazuje, jak trudno jest osiągnąć przewagę kwantową za pomocą podatnego na błędy komputera kwantowego – dodaje.

Jak kompresowanie zdjęcia

W tym celu Sels i jego współpracownicy skupili się na sieci tensorowej, która jak uważają, dokładnie odzwierciedla interakcje między kubitami. Praca z tymi sieciami była trudna, ale najnowsze postępy w tej dziedzinie umożliwiają obecnie optymalizację tych sieci przy użyciu narzędzi zapożyczonych z wnioskowania statystycznego.

Sceptycy zauważają jednocześnie, że nowa metoda skupia się tylko na najważniejszych informacjach i ignoruje resztę. Z kolei naukowcy porównują ją do kompresowania zdjęcia do pliku JPEG. Podobnie jak kompresja zdjęcia zmniejsza rozmiar pliku, nie czyniąc go niezrozumiałym. W tym celu ich technika upraszcza problem obliczeń kwantowych, tak aby zwykły komputer mógł sobie z nim poradzić wydajniej.

- Wybór różnych struktur sieci tensorowej odpowiada wyborowi różnych form kompresji, na przykład różnych formatów obrazu – mówi Joseph Tindall z Flatiron Institute, który kierował projektem. - Z sukcesem opracowujemy narzędzia do pracy z szeroką gamą różnych sieci tensorowych. Ta praca to odzwierciedla i jesteśmy pewni, że wkrótce jeszcze bardziej podniesiemy poprzeczkę w zakresie obliczeń kwantowych — dodaje, cytowany przez Interesting Engineering .

Od kilku lat komputery kwantowe uważane są za kolejną generację sprzętu, która zrewolucjonizuje rynek dzięki znacznie większym możliwościom obliczeniowym. Ich rozwój napotyka jednak na bariery, jak konieczność chłodzenia w ekstremalnie niskich temperaturach czy spory margines błędów. Co więcej, zgodnie z nową teorią naukowców z New York University klasyczne komputery mogą czasami przewyższać komputery kwantowe dzięki nowym algorytmom, co podważa pogląd, że kwant zawsze zwycięży.

Pozostało 88% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Subskrybuj
Technologie
Domy staną się gigantycznymi bateriami. Za rewolucją w energetyce stoi Polak
Technologie
Nie tylko robotyczne psy i owady. Polskie wojsko szykuje niezwykłą broń przyszłości
Technologie
WWDC 24. Apple wprowadza własną sztuczną inteligencję i nowości w urządzeniach
Technologie
Policja zyskała potężne narzędzie nadzoru i inwigilacji. Obywatele na widelcu
Materiał Promocyjny
Jaki jest proces tworzenia banku cyfrowego i jakie czynniki są kluczowe dla jego sukcesu?
Technologie
To głównie one, a nie roboty, zastąpią człowieka w pracy. Polacy już się boją
Technologie
Ludzie jak koty. Każdy może doskonale widzieć w nocy dzięki prostemu wynalazkowi