5G технологияларының ажырамас шарты: кванттық технология
5gvirusnews ақпарат орталығы, Нұр-Сұлтан / Нурфер Терджан / 20 желтоқсан 2020
Қытайдың кванттық компьютер прототипі есептеу мүмкіндіктері бойынша әлемде көш бастап тұр.
Қытай ғылым және технология университетінің профессорлары Пань Цзяньвэй мен Лу Чаоян басқарған зерттеу тобы жақында «Цзючжан» атты кванттық компьютер прототипін жасап, оның көмегімен 76 фотонға дейін тіркелгенін хабарлады.
Бұл жетістікке зерттеу тобының, Шанхай микрожүйелер және ақпараттық технологиялар институтының және Параллель компьютерлік инженерия технологиялары жөніндегі ұлттық ғылыми-зерттеу орталығының бірлескен күш-жігерінің арқасында қол жеткізілді.
«Цзючжан» классикалық модельдеу алгоритмі — Гаусс бозондық іріктемесі (GBS) арқылы 50 миллион үлгіні 200 секундта өңдей алады, ал әлемдегі ең қуатты суперкомпьютерге бұл үшін 600 миллион жыл қажет болар еді. Бұл серпіліс Қытайдың кванттық есептеу артықшылығына, яғни елді әлемде бұған қол жеткізген екінші мемлекетке айналдырған «кванттық басымдыққа» алғаш рет жеткенін көрсетеді.
«Цзючжан» зерттеу тобы өз жетістіктерін 4 желтоқсанда әлемдегі ең беделді академиялық журналдардың бірі — Science журналында жариялады.
«Кванттық басымдық» жаңа кванттық компьютер прототипі белгілі бір міндетті орындауда есептеу қуаты жағынан ең қуатты классикалық компьютерлерден асып түскен кезде пайда болады. Бұл нәтиже, сонымен қатар, жаңа кванттық компьютер прототипі дәстүрлі компьютерлерден жақсырақ нәтиже көрсетуі әбден мүмкін екенін және болашақта көптеген басқа салаларда одан әрі ілгерілеуге жол ашатынын дәлелдейді.
АҚШ Ұлттық ғылым академиясының мүшесі әрі Вольф атындағы физика сыйлығының иегері Петер Цоллер кванттық ғылымның алдыңғы шебіндегі ең маңызды мәселелердің бірі — күрделі есептерді шешу және кванттық артықшылықтарды көрсету үшін кванттық құрылғыларды пайдалану екенін атап өтті. Әрине, ол осы жерде Дирак медалін де еске салды.
Цоллер Пань тобы кванттық жүйелердің өлшемі, ауқымдалуы және практикалық қолданылу болашағы туралы зерттеулерді жаңа деңгейге көтерді деп санайды. «Үлкен деректер дәуірінде әлемде жасалатын деректер көлемі экспоненциалды түрде өсіп, әр екі жыл сайын екі есеге артып отыр», — деген Пань мұндай орасан көп деректерден мән шығарылмайынша, олардың ешқандай маңызы болмайтынын да қосты. Қазіргі уақытта есептеу техникасының дамуы дәстүрлі даму моделімен тежеліп отырғанын және суперкомпьютерлердің орасан көп энергия тұтынуға бейім екенін атап өткен Пань «Цзючжанның» артық энергия жұмсамай-ақ есептеу мүмкіндіктерін арттыру үшін жобаланғанын айтты.
Кванттық компьютерлерді зерттеу және әзірлеу әлемдік ғылым мен технологияның алдыңғы шебіндегі ең ауқымды сын-қатерлердің біріне және жаһандық күш-жігердің басты назарына айналды.
2019 жылы Google математикалық алгоритмді өңдеуде сол кездегі әлемдегі ең қуатты суперкомпьютерден әлдеқайда жылдам жұмыс істейтін, Sycamore деп аталатын 53 кубиттік кванттық компьютер жасады. Бұл компьютер әлемде «кванттық басымдыққа» қол жеткізген алғашқы компьютер болды.
Лу қытайлық зерттеу тобы әзірлеген жаңа кванттық компьютердің Sycamore-дан үш тұрғыдан озып кеткенін атап өтті — есептеу жылдамдығы, қоршаған ортаға бейімділігі және үлкенірек үлгілерге қатысты есептердегі есептеу қуаты.
«Цзючжан» үлгілердің аз мөлшерінде де, көп мөлшерінде де суперкомпьютерлерден жақсы нәтиже көрсетеді, ал Sycamore суперкомпьютерлерді тек үлгілер саны аз болғанда ғана басып оза алатын. Google-дың кванттық компьютері суперкомпьютерлерді спринтте озып кете алатын, бірақ марафонда емес сияқты; Лудың айтуынша, «Цзючжан» спринтте де, алыс қашықтыққа жарыста да табысты.
«Цзючжанға» негізделген GBS алгоритмі болашақта зерттеулердің қарқынды бағыттары саналатын графтар теориясы, машиналық оқыту және кванттық химия сияқты салаларда қолданылу әлеуетіне ие.
Пань тобының пікірінше, қуатты есептеу мүмкіндігіне қарамастан, «Цзючжан» әзірге тек «бір саланың чемпионы» ғана.
«Алдағы 15–20 жылдағы күш-жігеріміздің нәтижесінде криптоталдау, ауа райын болжау және дәрі-дәрмек жобалау сияқты неғұрлым практикалық мәселелерді шешу үшін жалпы мақсаттағы кванттық компьютер жасаймыз деп үміттенеміз», — деп қосты Пань.
Science журналының рецензенттерінің бірі «Цзючжан» әрі үлкен жаңалықты, әрі ең озық экспериментті білдіреді деп пікір білдірді. Кванттық артықшылықтарға қатысты эксперименттер нәтижеге оңайлықпен жеткізбейді. Жылдамырақ классикалық алгоритмдер мен үздіксіз жетілдіріліп келе жатқан кванттық есептеу жабдықтары арасындағы бәсекелестік қатынас атап көрсетілді. Алайда ақыр соңында кванттық параллелизм классикалық компьютерлер қамтамасыз ете алмайтын есептеу қуатын тудырады. Пань тобы өз жетістігі классикалық алгоритмдерді модельдеу саласындағы жаңа ізденістерге шабыт береді деп үміттенеді.
Түйін сөздер: Кванттық Технология Вольф атындағы физика сыйлығы