Google enthüllt'mind-boggling' Quanten-Computing-Chip

13/12/2024 12:03

Google hat einen neuen Chip enthüllt, den es fünf Minuten dauert, um ein Problem zu lösen, das derzeit die schnellsten Supercomputer der Welt zehn Septillion oder 10.000.000.000.000.000.000 Jahre dauern würde, um abzuschließen.
Der Chip ist die neueste Entwicklung in einem Bereich, der als Quanten-Computing bekannt ist - das versucht, die Prinzipien der Teilchenphysik zu nutzen, um eine neue Art von geistesgestörten leistungsfähigen Computer zu schaffen.
Google sagt, seinen neuen Quantenchip, genannt "Willow", enthält Schlüssel "Breakthroughs" und "paves den Weg zu einem nützlichen, großen Quantencomputer." Allerdings Experten sagen Willow ist, für den Moment, ein weitgehend experimentelles Gerät, was bedeutet, ein Quantencomputer mächtig genug, um eine breite Palette von realen Problemen zu lösen ist noch Jahre - und Milliarden von Dollar - weg.
Quantencomputer arbeiten grundlegend anders als der Computer in Ihrem Telefon oder Laptop.
Sie nutzen die Quantenmechanik - das seltsame Verhalten ultra-tiny Teilchen -, um Probleme viel schneller zu knacken als herkömmliche Computer.
Es wird gehofft, Quantencomputer könnten schließlich in der Lage sein, diese Fähigkeit zu nutzen, um komplexe Prozesse, wie die Schaffung neuer Medikamente, erheblich zu beschleunigen.
Es gibt auch Befürchtungen, dass es für kranke verwendet werden könnte - zum Beispiel, um einige Arten von Verschlüsselung zu brechen, die zum Schutz sensibler Daten verwendet werden.
Im Februar kündigte Apple an, dass die Verschlüsselung, die iMessage-Chats schützt, "quantum proof" gemacht wird, um zu verhindern, dass sie von mächtigen zukünftigen Quantencomputern gelesen werden.
Hartmut Neven führt Googles Quantum KI-Labor, das Willow erstellt und beschreibt sich als das Projekt "Chef-Optimist." Er sagte der BBC, dass Willow in einigen praktischen Anwendungen verwendet werden würde - aber abgelehnt, für den Moment, um mehr Details zu liefern.
Aber ein Chip in der Lage, kommerzielle Anwendungen würde nicht vor dem Ende des Jahrzehnts erscheinen, sagte er.
Diese Anwendungen wären zunächst die Simulation von Systemen, bei denen Quanteneffekte wichtig sind: "So wäre es beispielsweise relevant, wenn es um die Gestaltung von Kernfusionsreaktoren geht, um die Funktionsweise von Medikamenten und die pharmazeutische Entwicklung zu verstehen, es wäre relevant für die Entwicklung besserer Autobatterien und eine weitere lange Liste solcher Aufgaben."
Herr Neven sagte, die Leistung der BBC Willow bedeutet, es sei der "beste Quantenprozessor, der bisher gebaut wurde".
Aber Professor Alan Woodward, ein Computing-Experte an der Surrey University, sagt, dass Quantencomputer in einer Reihe von Aufgaben besser sein werden als aktuelle "klassische" Computer, aber sie werden sie nicht ersetzen.
Er warnt davor, die Bedeutung von Willows Leistung in einem einzigen Test zu überschätzen.
"Man muss vorsichtig sein, Äpfel und Orangen nicht zu vergleichen", sagte er der BBC.
Google hatte ein Problem gewählt, um als Benchmark der Leistung zu verwenden, die war, "maßgeschneidert für einen Quantencomputer" und dies nicht demonstrieren "eine universelle Beschleunigung im Vergleich zu klassischen Computern".
Nichtsdestotrotz sagte er, Willow stelle einen bedeutenden Fortschritt dar, insbesondere in dem, was als Fehlerkorrektur bekannt ist.
Ganz einfach ausgedrückt: Je nützlicher ein Quantencomputer ist, desto mehr Qubits hat er.
Allerdings ist ein großes Problem mit der Technologie, dass es anfällig für Fehler ist - eine Tendenz, die zuvor erhöht hat, je mehr Qubits ein Chip hat.
Aber Google-Forscher sagen, sie haben dies rückgängig gemacht und es geschafft, den neuen Chip zu entwickeln und zu programmieren, so dass die Fehlerrate fiel über das gesamte System, wie die Anzahl der Qubits erhöhte.
Es war ein großer "Bruch", der eine Schlüsselherausforderung aufwarf, die das Feld "fast 30 Jahre lang" verfolgt hatte, glaubt Herr Neven.
Er sagte der BBC, es sei vergleichbar mit "wenn Sie ein Flugzeug mit nur einem Triebwerk haben - das wird funktionieren, aber zwei Triebwerke sind sicherer, vier Triebwerke ist noch sicherer".
Fehler sind ein wesentliches Hindernis bei der Schaffung leistungsfähigerer Quantencomputer und die Entwicklung war "die Förderung für alle, die einen praktischen Quantencomputer bauen wollten", sagte Prof. Woodward.
Aber Google selbst stellt fest, dass, um praktisch nützliche Quantencomputer zu entwickeln, die Fehlerrate muss noch viel niedriger als die von Willow angezeigt gehen.
Willow wurde in der neuen, zweckgebundenen Produktionsanlage von Google in Kalifornien hergestellt.
Länder auf der ganzen Welt investieren in Quantenverarbeitung.
Das Vereinigte Königreich hat kürzlich das National Quantum Computing Centre (NQCC) ins Leben gerufen.
Sein Regisseur, Michael Cuthbert, sagte der BBC, er sei vorsichtig vor der Sprache, die den "Hypen-Zyklus" anheizte und dachte, Willow sei eher ein "Meilenstein als ein Durchbruch".
Nichtsdestotrotz war es "klar ein sehr beeindruckendes Stück Arbeit".
Schließlich würde Quantencomputer bei einer Reihe von Aufgaben helfen, einschließlich "Logistik Probleme wie Fracht Frachtverteilung auf Flugzeugen oder Routing von Telekommunikationssignalen oder gespeicherte Energie im gesamten nationalen Netz", sagte er.
Und es gab bereits 50 Quantenunternehmen im Vereinigten Königreich, die 800 Millionen an Finanzmitteln gewinnen und 1300 Menschen beschäftigen.
Am Freitag veröffentlichten Forscher der Oxford University und der Osaka University in Japan ein Papier, in dem die sehr niedrige Fehlerrate in einem gefangenen Ionenqubit dargestellt wurde.
Ihre ist ein anderer Ansatz, um einen Quantencomputer, der in der Lage ist, bei Raumtemperatur arbeiten - während Googles Chip muss bei extrem niedrigen Temperaturen gespeichert werden, um wirksam zu sein.
Wissenschaftliche Erkenntnisse aus der Google-Entwicklung von Willow wurden in der Zeitschrift Nature veröffentlicht

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