Là máy tính lượng tử chỉ là chiếc bánh trên bầu trời?


137

Tôi có bằng khoa học máy tính. Tôi làm việc trong CNTT, và đã làm như vậy trong nhiều năm. Trong thời kỳ đó, máy tính "cổ điển" đã phát triển vượt bậc. Bây giờ tôi có một ổ đĩa terabyte trong ngăn kéo phòng ngủ trong số tất của tôi, điện thoại của tôi có sức mạnh xử lý phi thường và máy tính đã cách mạng hóa cuộc sống của chúng tôi.

Nhưng theo như tôi biết, điện toán lượng tử đã không làm được gì cả. Hơn nữa, có vẻ như nó sẽ giữ nguyên như vậy. Điện toán lượng tử đã xuất hiện từ cuối bốn mươi năm và máy tính thực sự đã để nó trong bụi. Xem dòng thời gian trên Wikipedia và tự hỏi bộ cộng song song ở đâu? Tương đương với Atlas, hay MU5 ở đâu? Tôi đã đến Đại học Manchester, xem lịch sử về bài viết của Manchester Computer trên Wikipedia. Máy tính lượng tử không cho thấy sự tiến bộ tương tự. Thay vào đó, có vẻ như họ thậm chí còn chưa lên khỏi mặt đất. Bạn sẽ không sớm mua một cái trong PC World.

Bạn sẽ bao giờ có thể? Có phải tất cả sự cường điệu và không khí nóng? Là máy tính lượng tử chỉ là chiếc bánh trên bầu trời? Có phải tất cả chỉ là mứt - ngày mai sẽ được bán rong bởi các cuộc tấn công lượng tử cho một công chúng cả tin? Nếu không, tại sao không?

Câu trả lời:


21

Là máy tính lượng tử chỉ là chiếc bánh trên bầu trời?

Cho đến nay nó đang tìm kiếm theo cách này. Chúng tôi đã tiếp cận với chiếc bánh này một cách tích cực trong ba thập kỷ qua nhưng không có nhiều thành công. Hiện tại chúng ta có máy tính lượng tử, nhưng chúng không phải là chiếc bánh chúng ta muốn, đây là máy tính lượng tử thực sự có thể giải quyết vấn đề nhanh hơn hoặc hiệu quả năng lượng tốt hơn máy tính cổ điển.

Bạn sẽ không sớm mua một cái trong PC World.

Bạn sẽ bao giờ có thể?

Chúng ta không thể dự đoán tương lai, nhưng nếu tôi phải đoán ngay bây giờ, tôi sẽ nói "không". Vẫn chưa có bất kỳ ứng dụng nào mà điện toán lượng tử đủ giá trị. Thay vào đó, chúng ta có thể có máy tính lượng tử tại một số ít viện nghiên cứu đặc biệt, nơi thực hiện các tính toán rất đặc biệt (như siêu máy tính có tên Titan tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, hoặc giống như máy gia tốc hạt cyclotron nơi thực hiện các thí nghiệm đặc biệt).

Có phải tất cả sự cường điệu và không khí nóng?

Hầu hết đó là sự cường điệu, không may.

Nhưng các ứng dụng trong hóa học lượng tử thực sự có thể thay đổi trò chơi. Thay vì thực hiện các thí nghiệm tốn nhiều công sức về hàng ngàn phân tử ứng cử viên để làm thuốc hoặc phân bón, chúng ta có thể tìm kiếm các phân tử tốt nhất trên máy tính. Các phân tử hành xử cơ học lượng tử và mô phỏng cơ học lượng tử không hiệu quả trên máy tính cổ điển, nhưng trên máy tính lượng tử. Phần lớn đầu tư của Google vào QC là dành cho các ứng dụng hóa học [ 1 ].

Có phải tất cả chỉ là mứt - ngày mai sẽ được bán rong bởi các cuộc tấn công lượng tử cho một công chúng cả tin? Nếu không, tai sao không?

Thật không may, phần lớn là không may.

Bạn có lẽ là một trong những sinh viên tài năng hơn trong lớp của bạn tại Đại học Manchester. Bạn có thể nhận thấy rằng chỉ có một vài bạn và một số lượng lớn hơn các sinh viên tầm thường và tầm thường. Có một hiện tượng tương tự ở cấp giáo sư. Nhiều giáo sư không thấy dễ dàng hay "tự nhiên" khi viết các đề xuất tài trợ được đón nhận, nhưng họ cần tài trợ để giữ công việc của họ và để đảm bảo bằng tiến sĩ của họ. sinh viên không bị bỏ đói khi trải nghiệm các hội nghị khoa học và có quyền truy cập vào phần mềm họ cần.

Khi một giáo sư trở thành:

  • mong muốn tài trợ, hoặc

  • bắt gặp những vấn đề khác trong cuộc sống, chẳng hạn như phải chăm sóc một đứa trẻ bị ung thư, hoặc

  • nhận thức được rằng họ sẽ không tạo ra những khám phá khoa học to lớn như một số nhà khoa học đã làm từ 100 năm trước, cuộc sống trở nên nhiều hơn để sống sót, giữ một gia đình hạnh phúc và làm những gì họ thích hơn là tạo ra một thế giới tốt hơn cho những đứa cháu của họ. Là một giáo sư, tôi có thể nói với bạn rằng nhiều đồng nghiệp của tôi không "cao quý" như công chúng thường nhận thấy các nhà khoa học.

Tôi biết khoảng 1000 người có kinh phí để làm việc trong điện toán lượng tử, và dường như không một ai có ý định xấu để đánh lừa một "công chúng cả tin" theo một cách nham hiểm nào đó. Hầu hết chúng ta chỉ xin tài trợ có sẵn thông qua các trường đại học hoặc thông qua chính phủ của chúng tôi và chúng tôi không có ý định phóng đại tầm quan trọng của công việc của chúng tôi hơn bất kỳ nhà khoa học nào cạnh tranh cùng một khoản tiền (chúng tôi phải cạnh tranh với các nhà vật lý phân tử giả vờ công việc của họ rất quan trọng để khắc phục biến đổi khí hậu chỉ vì phân tử mà chúng hoạt động trong khí quyển của chúng ta hoặc các nhà sinh lý học giả vờ công việc của họ có thể chữa ung thư chỉ vì họ đang làm việc trên một phân tử nổi bật trong cơ thể).

Rất nhiều "sự cường điệu" xung quanh điện toán lượng tử đến từ các phương tiện truyền thông. Các nhà báo đã xoắn nội dung các bài báo của tôi để tạo ra các tiêu đề bắt mắt sẽ nhận được nhiều nhấp chuột hơn vào quảng cáo của họ và ông chủ của họ gây áp lực cho họ để làm điều này hoặc họ sẽ mất việc cho các thực tập sinh khác mà không quan tâm nhiều về việc trung thực.

Một số sự cường điệu đến từ chính các nhà khoa học, nhiều người thực sự tin rằng điện toán lượng tử sẽ mang tính cách mạng vì bằng tiến sĩ của họ. Người giám sát đã không có một nền giáo dục tuyệt vời (hãy nhớ rằng Đại học Manchester là một trong những trường tốt nhất trên thế giới và hầu hết các trường đại học thậm chí không gần gũi), hoặc có lẽ trong những trường hợp hiếm hoi có sự cường điệu từ những người tuyệt vọng vì tài trợ, nhưng không nhiều vì lý do khác hơn những cái này

Tôi tin rằng công chúng nên đầu tư một chút vào điện toán lượng tử, vì họ làm cho rất nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác không có kết quả tích cực được đảm bảo. Sự cường điệu thường được phóng đại bởi các nhà báo, nhà khoa học dốt nát hoặc nhà khoa học không biết gì, họ nghĩ rằng họ cần nó để tồn tại. Ngoài ra còn có sự chỉ trích gay gắt từ các nhà báo và cơ quan tài trợ.

Không có gì bạn nói trong câu hỏi của bạn là sai.
Tôi vừa đưa ra một số lý do tại sao chúng là chính xác.


85

Tôi sẽ cố gắng tiếp cận điều này từ quan điểm trung lập. Câu hỏi của bạn là loại "dựa trên ý kiến", tuy nhiên, có một vài điểm quan trọng cần được thực hiện. Về mặt lý thuyết , không có lập luận thuyết phục (chưa) về lý do tại sao máy tính lượng tử thực tế không thể thực hiện được. Nhưng, hãy kiểm tra: Máy tính lượng tử thất bại như thế nào: Mã lượng tử, Tương quan trong hệ thống vật lý và Tích lũy tiếng ồn - Gil Kalai , và bài đăng trên blog có liên quan của Scott Aaronson , nơi ông đưa ra một số lập luận thuyết phục chống lại tuyên bố của Kalai. Ngoài ra, hãy đọc câu trả lời của James Wippi cho bài đăng QCSE liên quan: Có phải lý lẽ của Gil Kalai chống lại máy tính lượng tử tôpô không?

Toán học tràn có một bản tóm tắt tuyệt vời: Về các lý luận toán học chống lại máy tính lượng tử .

Tuy nhiên, vâng, tất nhiên, có vấn đề kỹ thuật .

Các sự cố (được điều chỉnh từ arXiv: cs / 0602096 ):

  • Nhạy cảm với tương tác với môi trường: Máy tính lượng tử cực kỳ nhạy cảm với tương tác với môi trường xung quanh vì bất kỳ tương tác (hoặc đo lường) nào cũng dẫn đến sự sụp đổ của chức năng trạng thái. Hiện tượng này được gọi là trang trí. Rất khó để cô lập một hệ thống lượng tử, đặc biệt là một hệ thống được thiết kế để tính toán, mà không bị vướng vào môi trường. Số lượng qubit càng lớn thì càng khó duy trì sự gắn kết.

    [Đọc thêm: Wikipedia: Lượng tử trang ]

  • Các hành động cổng lượng tử không đáng tin cậy: Tính toán lượng tử trên các qubit được thực hiện bằng cách vận hành chúng với một loạt các phép biến đổi được thực hiện trên nguyên tắc sử dụng các cổng nhỏ. Điều bắt buộc là không có lỗi pha nào được đưa vào trong các phép biến đổi này. Nhưng đề án thực tế có khả năng giới thiệu các lỗi như vậy. Cũng có thể là thanh ghi lượng tử đã bị vướng vào môi trường ngay cả trước khi bắt đầu tính toán. Hơn nữa, sự không chắc chắn trong pha ban đầu làm cho hiệu chuẩn bằng hoạt động xoay không đủ. Ngoài ra, người ta phải xem xét sự thiếu chính xác tương đối trong điều khiển cổ điển thực hiện các phép biến đổi ma trận. Sự thiếu chính xác này không thể được bù đắp hoàn toàn bằng thuật toán lượng tử.

  • Lỗi và sửa lỗi của họ: Sửa lỗi cổ điển sử dụng dự phòng. Cách đơn giản nhất là lưu trữ thông tin nhiều lần và - nếu những bản sao này sau đó bị phát hiện không đồng ý - chỉ cần lấy phiếu đa số; ví dụ: Giả sử chúng ta sao chép một chút ba lần. Giả sử thêm rằng một lỗi nhiễu làm hỏng trạng thái ba bit sao cho một bit bằng 0 nhưng hai bit kia bằng một. Nếu chúng ta giả sử rằng các lỗi nhiễu là độc lập và xảy ra với một số xác suấtp, rất có thể lỗi là lỗi một bit và thông điệp truyền đi là ba lỗi. Có thể xảy ra lỗi hai bit và thông điệp truyền đi bằng ba số không, nhưng kết quả này ít xảy ra hơn kết quả trên. Sao chép thông tin lượng tử là không thể do định lý không nhân bản. Định lý này dường như đưa ra một trở ngại cho việc xây dựng một lý thuyết về sửa lỗi lượng tử. Nhưng có thể truyền bá thông tin của một qubit lên trạng thái vướng víu của một số qubit (vật lý). Peter Shor lần đầu tiên phát hiện ra phương pháp xây dựng mã sửa lỗi lượng tử này bằng cách lưu trữ thông tin của một qubit vào trạng thái vướng víu rất cao của chín qubit. Tuy nhiên, (các) mã sửa lỗi lượng tử bảo vệ thông tin lượng tử chống lại lỗi chỉ một số dạng hạn chế. Cũng thế, chúng chỉ hiệu quả đối với các lỗi trong một số lượng nhỏ các qubit. Ngoài ra, số lượng qubit cần thiết để sửa lỗi không thường quy mô tốt với số lượng qubit trong đó lỗi thực sự xảy ra.

    [Đọc thêm: Wikipedia: Sửa lỗi lượng tử ]

  • Những hạn chế về chuẩn bị nhà nước: Chuẩn bị nhà nước là bước đầu tiên cần thiết được xem xét trước khi bắt đầu bất kỳ tính toán lượng tử nào. Trong hầu hết các sơ đồ, các qubit cần phải ở trạng thái chồng chất cụ thể để tính toán lượng tử tiến hành chính xác. Nhưng việc tạo ra các trạng thái tùy ý chính xác có thể khó theo cấp số nhân (cả về độ phức tạp về thời gian và tài nguyên (cổng)).

  • Thông tin lượng tử, tính không chắc chắn và entropy của cổng lượng tử: Thông tin cổ điển dễ dàng có được bằng phương tiện tương tác với hệ thống. Mặt khác, việc không thể nhân bản có nghĩa là bất kỳ trạng thái không xác định cụ thể nào cũng không thể được xác định. Điều này có nghĩa là trừ khi hệ thống đã được chuẩn bị cụ thể, khả năng kiểm soát của chúng tôi vẫn còn hạn chế. Thông tin trung bình của một hệ thống được đưa ra bởi entropy của nó. Việc xác định entropy sẽ phụ thuộc vào số liệu thống kê mà đối tượng tuân theo.

  • Yêu cầu đối với nhiệt độ thấp : Một số kiến trúc điện toán lượng tử như điện toán lượng tử siêu dẫn yêu cầu nhiệt độ cực thấp (gần bằng 0 tuyệt đối) để hoạt động.

Phát triển:

Phần kết luận:

Liệu chúng ta có bao giờ có máy tính lượng tử hiệu quả có thể vượt trội hơn máy tính cổ điển ở một số khu vực nhất định hay không, là điều mà chỉ có thời gian mới nói. Tuy nhiên, nhìn vào những tiến bộ đáng kể mà chúng ta đang đạt được, có lẽ sẽ không quá sai khi nói rằng trong một vài thập kỷ, chúng ta nên có những máy tính lượng tử đủ mạnh. Tuy nhiên, về mặt lý thuyết, chúng ta vẫn chưa biết liệu các thuật toán cổ điển (có thể) tồn tại sẽ phù hợp với các thuật toán lượng tử về độ phức tạp của thời gian hay không. Xem câu trả lời trước của tôi về vấn đề này. Từ góc độ lý thuyết hoàn toàn, cũng sẽ cực kỳ thú vị nếu ai đó có thể chứng minh rằng tất cả các vấn đề BQP nằm ở BPP hoặc P!

Cá nhân tôi tin rằng trong những thập kỷ tới, chúng tôi sẽ sử dụng kết hợp các kỹ thuật điện toán lượng tử và kỹ thuật điện toán cổ điển (tức là PC của bạn sẽ có cả các thành phần phần cứng cổ điển cũng như phần cứng lượng tử hoặc điện toán lượng tử sẽ hoàn toàn dựa trên đám mây và bạn 'Sẽ chỉ truy cập trực tuyến chúng từ máy tính cổ điển). Bởi vì hãy nhớ rằng máy tính lượng tử chỉ hiệu quả đối với một phạm vi vấn đề rất hẹp. Sẽ rất tốn tài nguyên và không khôn ngoan khi thực hiện phép cộng như 2 + 3 bằng máy tính lượng tử (xem Máy tính lượng tử thực hiện toán cơ bản ở cấp độ phần cứng như thế nào? ).

Bây giờ, đến điểm của bạn về việc các quỹ quốc gia có bị lãng phí một cách không cần thiết khi cố gắng xây dựng máy tính lượng tử hay không . Câu trả lời của tôi là KHÔNG ! Ngay cả khi chúng ta không xây dựng các máy tính lượng tử hợp pháp và hiệu quả, chúng ta vẫn sẽ đạt được rất nhiều về tiến bộ kỹ thuậttiến bộ khoa học . Đã nghiên cứu về quang tử và chất siêu dẫn đã tăng gấp nhiều lần và chúng ta bắt đầu hiểu rất nhiều hiện tượng vật lý tốt hơn bao giờ hết. Hơn nữa, lý thuyết thông tin lượng tử và mật mã học lượng tử đã dẫn đến việc phát hiện ra một vài kết quả và kỹ thuật toán học gọn gàng có thể hữu ích trong nhiều lĩnh vực khác nữa (x.Vật lý SE: Các lĩnh vực thách thức toán học trong lý thuyết thông tin lượng tử và mật mã học lượng tử ). Chúng ta cũng sẽ hiểu nhiều hơn về một số vấn đề khó khăn nhất trong khoa học máy tính lý thuyết vào thời điểm đó (ngay cả khi chúng ta không xây dựng được "máy tính lượng tử").

Nguồn và tài liệu tham khảo:

  1. Những khó khăn trong việc thực hiện máy tính lượng tử (Ponnath, 2006)

  2. Wikipedia: Điện toán lượng tử

  3. Wikipedia: Sửa lỗi lượng tử


Phụ lục:

Sau một chút tìm kiếm, tôi đã tìm thấy một bài viết rất hay trong đó phác thảo gần như tất cả các lập luận phản biện của Scott Aaronson chống lại sự hoài nghi về điện toán lượng tử. Tôi rất khuyên bạn nên đi qua tất cả các điểm được đưa ra trong đó. Đây thực sự là phần 14 của các bài giảng được Aaronson đưa lên trang web của mình. Chúng được sử dụng cho khóa học PHYS771 tại Đại học Waterloo. Các ghi chú bài giảng được dựa trên sách giáo khoa phổ biến của ông Tính toán lượng tử kể từ Democritus .


33

Điện toán cổ điển đã tồn tại lâu hơn so với điện toán lượng tử. Những ngày đầu của điện toán cổ điển tương tự như những gì chúng ta đang trải nghiệm bây giờ với điện toán lượng tử. Các Z3 (First Turing hoàn chỉnh thiết bị điện tử) được xây dựng trong những năm 1940 là kích thước của một phòng và ít mạnh mẽ hơn so với điện thoại của bạn. Điều này nói lên sự tiến bộ phi thường mà chúng ta đã trải nghiệm trong điện toán cổ điển.

Mặt khác, bình minh của điện toán lượng tử, không bắt đầu cho đến những năm 1980 . Thuật toán bao thanh toán của Shor; khám phá rằng khởi động trường đã được phát hiện vào những năm 1990 . Điều này đã được theo dõi một vài năm sau đó với trình diễn thử nghiệm đầu tiên của thuật toán lượng tử.

Có bằng chứng cho thấy máy tính lượng tử có thể hoạt động. Có rất nhiều tiến bộ về các khía cạnh thực nghiệm và lý thuyết của lĩnh vực này mỗi năm và không có lý do gì để tin rằng nó sẽ dừng lại. Các định lý ngưỡng Quantum khẳng định rằng quy mô lớn máy tính lượng tử có thể nếu tỷ lệ lỗi cho cổng vật lý dưới một ngưỡng nhất định. Chúng tôi đang tiếp cận (một số ý kiến ​​cho rằng chúng tôi đã ở đó) ngưỡng này cho các hệ thống nhỏ.

Thật tốt khi bị hoài nghi về tính hữu ích của tính toán lượng tử. Trong thực tế, nó được khuyến khích! Thật là tự nhiên khi so sánh tiến trình tính toán lượng tử với tính toán cổ điển; quên rằng máy tính lượng tử khó chế tạo hơn máy tính cổ điển.


16

Máy tính cổ điển ban đầu được xây dựng với công nghệ hiện có. Ví dụ, ống chân không được phát minh khoảng bốn thập kỷ trước khi chúng được sử dụng để tạo ra Colossus.

Đối với máy tính lượng tử, chúng ta cần phát minh ra công nghệ trước khi chế tạo máy tính. Và công nghệ vượt xa những gì đã tồn tại trước đó, chỉ cần bước này đã mất vài thập kỷ.

Bây giờ chúng tôi có khá nhiều phiên bản lượng tử của ống chân không. Vì vậy, mong đợi một Colossus trong một thập kỷ hoặc lâu hơn.


15

TL, DR: Các đối số kỹ thuật và vật lý đã được đưa ra. Tôi thêm một quan điểm lịch sử: Tôi lập luận rằng lĩnh vực tính toán lượng tử thực sự chỉ mới hơn hai thập kỷ và chúng tôi phải mất hơn ba thập kỷ để xây dựng một thứ giống như MU5.


Vì bạn đề cập đến dòng thời gian, chúng ta hãy xem xét kỹ hơn:

Sự khởi đầu

Trước hết, khả năng đơn thuần của một thứ giống như một máy tính lượng tử đã được Richard Feynman lồng tiếng ở phía tây (1959 hoặc 1981 nếu bạn muốn) và Yuri Manin ở phía đông (1980). Nhưng đó chỉ là một ý tưởng. Không có thực hiện bắt đầu.

Khi nào những điều tương tự xảy ra với điện toán cổ điển? Vâng, một thời gian dài trước đây. Ví dụ, Charles Babbage đã muốn chế tạo máy tính vào đầu thế kỷ 19 và ông đã có ý tưởng. Pascal, Leibniz, tất cả họ đều có ý tưởng. Máy phân tích năm 1837 của Babbage chưa bao giờ được chế tạo do những thách thức về kinh phí và kỹ thuật (nhân tiện, tiền thân của máy phân tích được chế tạo bằng Lego ) chắc chắn là ý tưởng đầu tiên gần đây nhất vượt xa những gì Feynman và Manin đề xuất cho điện toán lượng tử, bởi vì nó đề xuất một triển khai cụ thể.

Những năm 70 không thấy bất cứ điều gì liên quan đến máy tính lượng tử. Một số mã được phát minh, một số nền tảng lý thuyết đã được thực hiện (có thể lưu trữ bao nhiêu thông tin?), Điều này cần thiết cho qc, nhưng nó không thực sự theo đuổi ý tưởng về máy tính lượng tử.

Các mã và ý tưởng liên quan đến truyền thông là để tính toán lượng tử những gì điện thoại và dây điện báo là cho điện toán cổ điển: một tiền thân quan trọng, nhưng không phải là một máy tính. Như bạn đã biết, mã Morse và điện báo là công nghệ của thế kỷ 19 và các mã khó hơn cho các kênh ồn ào cũng được nghiên cứu. Nền tảng toán học (về các định lý không đi và tương tự) được thực hiện vào năm 1948 bởi Shannon.

Dù sao, có thể lập luận rằng điện toán thẻ đục lỗ được phát triển vào năm 1804 để dệt , nhưng tôi không muốn khẳng định rằng đây thực sự là khởi đầu của tính toán cổ điển.

Máy tính vạn năng (lượng tử)

Vậy khi nào tính toán bắt đầu? Tôi sẽ tranh luận rằng bạn cần một số thứ để có được nghiên cứu về tính toán phổ quát; trước đó, số lượng người và tiền đầu tư sẽ bị hạn chế.

  1. Bạn cần khái niệm về một máy tính phổ quát và một mô hình lý thuyết về những gì cần đạt được.
  2. Bạn cần một kiến ​​trúc về cách thực hiện một máy tính phổ quát - ở mức độ lý thuyết.
  3. Bạn cần một hệ thống thực tế nơi bạn có thể thực hiện nó.

Khi nào chúng ta có được những tính toán lượng tử?

  • Tiếng Đức mô tả máy tính lượng tử phổ quát năm 1985 (33 năm trước).
  • Các mô hình mạch và cổng được phát triển cùng một lúc.
  • Mô hình hoàn chỉnh đầu tiên về cách kết hợp mọi thứ lại với nhau đã được Cirac và Zoller đề xuất vào năm 1994 (chỉ 24 năm trước).

Tất cả những tiến bộ khác trong tính toán lượng tử trước hoặc trong thời gian đó chỉ giới hạn ở mật mã, hệ thống lượng tử nói chung hoặc lý thuyết chung khác.

Thế còn tính toán cổ điển?

  • Chúng tôi có công việc của Turing trên máy Turing (1936) hoặc công việc của Church (cùng khung thời gian).
  • Kiến trúc hiện đại dựa trên mô hình của von Neumann (năm 1945); kiến trúc khác tồn tại.
  • Là một mô hình, mô hình mạch kỹ thuật số được thiết kế vào năm 1937 bởi Shannon.

Vì vậy, vào năm 1994, chúng ta ở trong một trạng thái tương đương với năm 1937:

  • Có một vài người làm nền tảng lý thuyết, và nền tảng bây giờ đã được thực hiện.
  • Có một số lượng khá lớn những người làm công việc kỹ thuật về các vấn đề cơ bản không liên quan trực tiếp nhưng rất hữu ích cho việc xây dựng một máy tính (lượng tử).
  • Và lĩnh vực này thường không lớn và được tài trợ tốt.
  • Nhưng: từ ngày đó, tài trợ và mọi người bắt đầu đổ vào lĩnh vực này.

Cánh đồng đang cất cánh

Đối với điện toán cổ điển, điều này được minh họa bằng số lượng "hệ thống máy tính đầu tiên" khác nhau trong dòng thời gian Wikipedia. Có một số nhóm nghiên cứu ít nhất là ở Đức, Anh và Hoa Kỳ ở một số địa điểm (ví dụ: Manchester và Bletchley Park ở Anh, chỉ kể tên một số). Tiền thời chiến đã được chuyển hướng sang điện toán vì nó là cần thiết cho việc phát triển bom hạt nhân (xem tài khoản tại Los Alamos).

Đối với tính toán lượng tử, xem ví dụ bình luận này :

Lĩnh vực QIS bắt đầu tăng trưởng bùng nổ vào đầu những năm 1990 do hậu quả của một số kích thích đồng thời: Peter Shor đã chứng minh rằng một máy tính lượng tử có thể tạo ra số lượng rất lớn siêu hiệu quả. Ngành công nghiệp bán dẫn nhận ra rằng việc cải tiến máy tính theo định luật Moore sẽ sớm đạt đến giới hạn lượng tử, đòi hỏi những thay đổi căn bản trong công nghệ. Sự phát triển trong khoa học vật lý đã tạo ra các ion nguyên tử bị bẫy, các khoang quang học tiên tiến, các chấm lượng tử và nhiều tiến bộ khác giúp chúng ta có thể dự tính việc chế tạo các thiết bị logic lượng tử khả thi. Hơn nữa, nhu cầu liên lạc an toàn đã thúc đẩy các cuộc điều tra về các kế hoạch truyền thông lượng tử sẽ là bằng chứng giả mạo.

Nhìn chung, từ thời điểm đó, nền tảng lý thuyết của các máy tính hiện đại đã được đặt ra cho đến khi các máy tính đầu tiên có sẵn (Zuse 1941, Manchester 1948, để đặt tên chỉ hai) phải mất khoảng một thập kỷ. Tương tự, phải mất khoảng một thập kỷ để các hệ thống đầu tiên thực hiện một số tính toán lập trình phổ biến với các hệ thống lượng tử. Cấp, khả năng của họ thấp hơn các máy tính Manchester đầu tiên, nhưng vẫn còn.

Hai mươi năm sau, chúng ta đang dần chứng kiến ​​sự phát triển bùng nổ trong công nghệ và rất nhiều công ty tham gia. Chúng ta cũng thấy sự ra đời của các công nghệ mới như bóng bán dẫn (lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1947).

Tương tự, 20 năm sau khi bắt đầu tính toán lượng tử, chúng ta thấy sự xâm nhập nghiêm trọng của các công ty tư nhân vào lĩnh vực này, với Google, IBM, Intel và nhiều công ty khác. Khi tôi ở hội nghị đầu tiên của tôi vào năm 2012, sự tham gia của họ vẫn còn mang tính học thuật, ngày nay, đó là chiến lược. Tương tự như vậy, chúng ta đã thấy một đề xuất về sự phong phú của các hệ thống máy tính lượng tử khác nhau trong những năm 2000 như các qubit siêu dẫn, tạo thành nền tảng của các chip tiên tiến nhất từ ​​ba công ty được đề cập ở trên. Vào năm 2012, không ai có thể tuyên bố có một hệ thống đáng tin cậy với hơn một vài qubit vật lý. Hôm nay, chỉ sáu năm sau, IBM cho phép bạn chơi với 16 qubit rất đáng tin cậy của họ (5 nếu bạn thực sự chỉ muốn chơi xung quanh) và Google tuyên bố sẽ thử nghiệm hệ thống 72 qubit như chúng ta nói.

Vâng, chúng tôi vẫn còn một cách để có một máy tính lượng tử quy mô lớn đáng tin cậy với khả năng sửa lỗi và các máy tính chúng tôi hiện có yếu hơn các máy tính cổ điển chúng tôi có trong thập niên 60, nhưng tôi (như những người khác giải thích câu trả lời khác) tin rằng điều này là do những thách thức kỹ thuật độc đáo. Có một cơ hội nhỏ là do những hạn chế về thể chất mà chúng ta không biết nhưng nếu có, với tiến độ hiện tại, chúng ta nên biết sau vài năm nữa.

Quan điểm của tôi ở đây là gì?

  • Tôi lập luận rằng lý do chúng ta chưa thấy máy tính lượng tử MU5 cũng là do thực tế là lĩnh vực này vẫn chưa cũ, và chưa thực sự đạt được nhiều sự chú ý cho đến gần đây.
  • Tôi lập luận rằng từ quan điểm ngày nay, dường như máy tính cổ điển đã trở nên rất tốt rất nhanh, nhưng điều này bỏ bê hàng thập kỷ làm việc trước đây, nơi phát triển và tăng trưởng dường như không nhanh.
  • Tôi lập luận rằng nếu bạn tin rằng (như hầu hết mọi người trong lĩnh vực này) rằng các vấn đề kỹ thuật ban đầu mà máy tính lượng tử gặp phải khó hơn những máy tính cổ điển phải đối mặt, thì bạn sẽ thấy một quỹ đạo nghiên cứu và đổi mới rất giống với một trong những máy tính cổ điển . Tất nhiên, chúng có phần khác nhau, nhưng những ý tưởng cơ bản về cách nó diễn ra tương tự nhau.

11

Để trả lời một phần câu hỏi, "tôi có bao giờ mua máy tính lượng tử không", v.v ... Tôi nghĩ có một sự hiểu lầm cơ bản.

Điện toán lượng tử không chỉ là điện toán cổ điển mà còn nhanh hơn. Một máy tính lượng tử giải quyết một số loại vấn đề nhất định trong một thời gian ngắn sẽ khiến một siêu máy tính cổ điển mất cả nghìn năm. Đây không phải là một cường điệu. Nhưng các loại máy tính thông thường, thêm số, bit di chuyển cho đồ họa, v.v. Những thứ đó vẫn sẽ chỉ là những thứ máy tính cổ điển.

Nếu công nghệ có thể được thu nhỏ (tôi không biết), thì đó có thể là một thứ giống như MMU hoặc card đồ họa. Một tính năng bổ sung cho máy tính cổ điển của bạn, không phải là một sự thay thế. Cũng giống như cách một card đồ họa cao cấp cho phép máy tính của bạn thực hiện những điều mà nó không thể (trong thời gian hợp lý) với CPU chính, một máy tính lượng tử sẽ cho phép các loại hoạt động khác hiện không thể thực hiện được.

Tôi khuyên bạn ít nhất có thể quét đoạn đầu tiên của trang " Nguyên tắc hoạt động " trên trang Wikipedia tính toán lượng tử.


11

Khi bạn hỏi liệu nó có phải là chiếc bánh trên bầu trời hay không, điều đó phụ thuộc vào những gì bạn hứa rằng các công nghệ lượng tử đang cố gắng thực hiện. Và điều đó phụ thuộc vào người dân đang thực hiện những lời hứa đó.

Hãy xem xét lý do tại sao bạn thậm chí còn biết về tính toán lượng tử, vì nó chưa được quản lý để sản xuất bất kỳ thiết bị nào (hoặc công bằng hơn, không có nhiều thiết bị ) giống với phần cứng máy tính cơ bắp. Bạn đang nghe về nó từ đâu, sự phấn khích từ đâu? Tôi sẵn sàng đặt cược rằng ngay cả khi bạn tham dự mọi cuộc nói chuyện hàn lâm về điện toán lượng tử mà cá nhân bạn có thể quản lý, không nhiều về những gì bạn nghe về điện toán lượng tử đến từ các học giả. Có thể bạn nghe nhiều về điện toán lượng tử từ các nguồn quan tâm đến hứng thú hơn là thực tế.

Có một số nguồn công ty đang đưa ra tuyên bố lớn hơn hoặc ít hơn về những gì phần cứng lượng tử của họ có thể làm, hoặc sẽ có thể làm được; và đã có hơn một thập kỷ. Trong khi đó, có một cộng đồng lớn gồm những người chỉ đơn giản là đang cố gắng tiến bộ cẩn thận và không dành quá nhiều năng lượng để thực hiện những lời hứa mà họ không thể thực hiện được. Bạn sẽ nghe nhiều hơn từ ai?

Nhưng ngay cả khi cấp cho những người đó, các bên chịu trách nhiệm cao nhất về sự phấn khích về tính toán lượng tử là một số loại tạp chí và trang web quan tâm đặc biệt, vì các nguồn thông tin giống như các nhà cung cấp bánh quế vuông trên thị trường: họ giao dịch rất nhiều với mùi thơm hơi nước hơn là thứ gì đó với chất và cắn. Ngành công nghiệp quảng cáo tìm kiếm sự chú ý, thay vì học thuật, là lý do chính tại sao có những kỳ vọng căng thẳng như vậy về tính toán lượng tử. Về nguyên tắc, họ thậm chí không quan tâm đến tính toán lượng tử: đó là một trong những câu thần chú để làm kinh ngạc đám đông, gợi lên những giấc mơ về chiếc bánh trên bầu trời và trong khi đó, kiếm tiền từ một công ty khác chỉ vì khả năng đó một quảng cáo đã được nhìn thấy trong nửa giây. Cái đóngành công nghiệp là rất nhiều trong kinh doanh bán bánh ngọt trên không, cho cả khách hàng và khán giả của họ. Nhưng điều đó có nghĩa là thế giới đang nợ những người bay đang lăn lộn bởi những người thực sự làm việc trên các công nghệ lượng tử? Nó đủ khó để hoàn thành những điều mà chúng ta nghĩ có thể hoàn thành - khiêm tốn hơn, nhưng vẫn đáng giá.

Trong số các đồng nghiệp học thuật của tôi (nhà khoa học máy tính lý thuyết và nhà vật lý lý thuyết), thông tin sai lệch trắng trợn về tính toán lượng tử trong công chúng là một nguồn gốc của sự thất vọng đáng kể. Hầu hết chúng ta tin rằng sẽ có thể chế tạo một máy tính lượng tử và hầu hết những người cũng tin rằng nó sẽ có tác động kinh tế đáng kể. Nhưng không ai trong chúng ta hy vọng rằng nó sẽ đảo lộn thế giới trong vòng năm đến mười năm, và chúng ta cũng không ngờ rằng trong mười lăm năm qua, nó bắt đầu trở nên thời thượng khi nói rằng chúng ta sẽ có những máy tính lượng tử khổng lồ " năm đến mười năm ". Tôi luôn luôn nói rằng tôi hy vọng sẽ thấy những tác động trong cuộc đời mình, và hoạt động gần đây đã khiến tôi hy vọng sẽ thấy nó trong vòng hai mươi - nhưng ngay cả khi đó bạn sẽ không đến cửa hàng để mua một cái,

Cũng không ai trong chúng ta mong đợi rằng nó sẽ cho phép bạn dễ dàng giải quyết vấn đề Nhân viên bán hàng du lịch, hoặc tương tự. Có thể phân tích các vấn đề trong hóa học lượng tử và vật liệu lượng tử là nguyên bản, và trong ngắn hạn vẫn là ứng dụng tốt nhất, tiềm năng của tính toán lượng tử, và nó có thể mang tính cách mạng ở đó; và có lẽ về lâu dài, chúng tôi có thể cung cấp những cải tiến mạnh mẽ và quan trọng trong thực tế cho các vấn đề tối ưu hóa. (D-Wave tuyên bố họ đã có thể thực hiện điều này trong thực tế với máy móc của mình: bồi thẩm đoàn vẫn không nằm ngoài giới học thuật cho dù tuyên bố này có hợp lý hay không.)

Ma quỷ của nó là, để giải thích những gì bạn thực sự có thể mong đợi từ lý thuyết và sự phát triển của tính toán lượng tử, bạn phải bằng cách nào đó giải thích một chút cơ học lượng tử. Đây không phải là một điều dễ dàng để làm, và như với bất cứ điều gì phức tạp, có rất ít sự kiên nhẫn trong thế giới rộng lớn để hiểu sắc thái, đặc biệt là khi "sự thật thay thế" dưới dạng cường điệu 'yakawow' có mùi kẹo đang sải bước trong bảy khởi động giải đấu.

Sự thật - về những gì tính toán lượng tử có thể làm, và có khả năng nó sẽ không cho phép bạn dịch chuyển tức thời trên toàn thế giới, cũng không giải quyết được nạn đói trên thế giới hay sự hỗn loạn của hãng hàng không - thật nhàm chán. Nhưng thực hiện những tiến bộ đáng kể trong hóa học và khoa học vật liệu thì không. Không nói gì về các ứng dụng chưa được phát triển: bạn có thể ngoại suy dễ dàng như thế nào từ các máy tính dựa trên thiết bị để giúp tính thuế một cách đáng tin cậy hoặc tính các bảng logarit để thiết kế máy bay ?

Dòng thời gian của công nghệ điện toán cổ điển mở rộng trước cả thế kỷ 19. Chúng tôi có một số ý tưởng về cách cố gắng thực hiện lại con đường này bằng các công nghệ lượng tử và chúng tôi có một ý tưởng về các loại cổ tức có thể có nếu chúng tôi làm như vậy. Vì lý do đó, chúng tôi hy vọng sẽ tái tạo sự phát triển thành công nghệ điện toán hữu ích trong khoảng thời gian nhanh hơn nhiều so với hơn 36 năm kể từ các trình bổ sung của Pascal cho đến thời hiện đại. Nhưng nó sẽ không nhanh như một số người đã hứa, đặc biệt là những người không thực sự chịu trách nhiệm thực hiện những 'lời hứa' đó.

Một số nhận xét.

" Bộ cộng song song ở đâu? "

  • Chúng ta không có các thiết bị lớn thực hiện bổ sung bằng máy tính lượng tử, nhưng chúng ta có một số người làm việc trên các mạch bổ sung nhanh trong máy tính lượng tử - một số điều mà máy tính lượng tử sẽ phải làm sẽ liên quan đến các hoạt động thông thường hơn trên dữ liệu.

" Tương đương với Atlas hay MU5 ở đâu? "

  • Thành thật mà nói, chúng tôi vẫn đang nghiên cứu về chất tương tự lượng tử đáng tin cậy đầu tiên của bộ cộng Pascal. Tôi hy vọng rằng cách tiếp cận của dự án NQIT (tiết lộ: Tôi tham gia vào nó, nhưng không phải là một nhà thực nghiệm) tạo ra các mô-đun nhỏ, chất lượng cao có thể trao đổi vướng víu sẽ là một con đường để mở rộng nhanh chóng thông qua sản xuất hàng loạt trong số các mô-đun, trong trường hợp đó chúng ta có thể đi từ bộ cộng của Pascal, đến Collosus, tới Atlas và hơn thế nữa trong vài năm. Nhưng chỉ có thời gian mới trả lời.

" Có vẻ như họ thậm chí còn chưa lên khỏi mặt đất. Bạn sẽ không sớm mua một thứ trong PC World. "

  • Điều đó là hoàn toàn đúng. Tuy nhiên, nếu bạn được bảo là mong đợi khác, thì nhiều khả năng đây là lỗi của PC World (hoặc công bằng hơn, các đối thủ cạnh tranh của PC World trên thị trường vì tiền đăng ký của bạn là một người đam mê công nghệ) so với chúng tôi. Bất kỳ nhà nghiên cứu có trách nhiệm nào cũng sẽ nói với bạn rằng chúng tôi đang nỗ lực để tạo ra các thiết bị nguyên mẫu nghiêm túc đầu tiên.

" Bạn có bao giờ có thể [mua một máy tính lượng tử trong Thế giới PC] không? "

  • Bạn có bao giờ có thể mua Cray trong PC World không? Bạn có muốn không? Có thể không. Nhưng trường đại học của bạn có thể muốn, và các doanh nghiệp nghiêm túc có thể muốn. Ngoài đó là suy đoán hoang dã - Tôi không thấy một máy tính lượng tử sẽ cải thiện việc xử lý văn bản như thế nào. Nhưng một lần nữa, tôi nghi ngờ rằng Babbage đã từng tưởng tượng rằng bất cứ thứ gì giống với Công cụ khác biệt của mình sẽ được sử dụng để soạn thư.

10

TL; DR : Tôi đã nghiên cứu lý thuyết về máy tính lượng tử trong khoảng 15 năm. Tôi đã thấy không có gì thuyết phục để nói rằng họ sẽ không làm việc. Tất nhiên, bằng chứng thực sự duy nhất mà họ có thể làm việc là tạo ra một. Nó đang xảy ra bây giờ. Tuy nhiên, những gì một máy tính lượng tử sẽ làm và tại sao chúng ta muốn nó không phù hợp với nhận thức của công chúng.

Là máy tính lượng tử chỉ là chiếc bánh trên bầu trời? Có phải tất cả chỉ là mứt - ngày mai sẽ được bán rong bởi các cuộc tấn công lượng tử cho một công chúng cả tin?

Là một "quack lượng tử" (cảm ơn vì điều đó), tất nhiên tôi sẽ nói với bạn rằng tất cả đều thực tế. Nhưng lý thuyết âm thanh. Chừng nào cơ học lượng tử là chính xác, lý thuyết tính toán lượng tử là chính xác và có những thuật toán hiệu quả cho máy tính lượng tử mà chúng ta không biết cách tính toán hiệu quả giải pháp trên máy tính cổ điển. Nhưng tôi không nghĩ bất cứ điều gì tôi viết ở đây có thể thuyết phục một người hoài nghi. Hoặc, bạn phải ngồi xuống và tự tìm hiểu tất cả các chi tiết, hoặc chờ xem.

Tất nhiên, cơ học lượng tử chỉ là một lý thuyết có thể được thay thế bất cứ lúc nào, nhưng dự đoán của nó đã được áp dụng để giải thích thế giới xung quanh chúng ta. Máy tính lượng tử không đẩy lý thuyết vào một chế độ chưa được kiểm chứng, nơi chúng ta có thể hy vọng sẽ có kết quả bất ngờ (đó là điều mà các nhà vật lý thực sự hy vọng, bởi vì đó là nơi bạn bắt đầu thấy gợi ý về vật lý mới). Ví dụ, cơ học lượng tử đã được áp dụng cho các hệ thống vật chất ngưng tụ bao gồm nhiều thành phần hơn nhiều so với việc chúng ta đang nói về các qubit trong một máy tính lượng tử gần. Chỉ là chúng ta cần một mức độ kiểm soát chưa từng có đối với họ. Một số người nghĩ rằng họ có lập luận về lý do tại sao một máy tính lượng tử sẽ không hoạt động, nhưng tôi không tìm thấy điều gì đặc biệt thuyết phục trong các lập luận mà tôi đã đọc.

Có phải tất cả sự cường điệu và không khí nóng?

Có rất nhiều sự cường điệu xung quanh máy tính lượng tử. Tôi muốn nói rằng điều này đến từ hai nguồn chính:

  • đại diện phổ biến của điện toán lượng tử trong các phương tiện truyền thông chính thống và văn hóa đại chúng (ví dụ như sách khoa học viễn tưởng). Hỏi bất cứ ai tích cực làm việc về tính toán lượng tử, tôi nghĩ tất cả họ sẽ đồng ý rằng nó được trình bày kém, tạo ấn tượng rằng đó là một giải pháp phổ quát giúp mọi thứ chạy nhanh hơn, ít nhất là bây giờ, không phải vậy. Đã có một số mứt - ngày mai được bán cho một công chúng cả tin, nhưng đó là thông qua một nỗ lực "mất dịch" để đơn giản hóa quá mức những gì đang diễn ra, chủ yếu là bởi các trung gian không chuyên.

  • bản thân các nhà nghiên cứu. Trong 20 năm qua, mọi người đã hứa rằng điện toán lượng tử chỉ ở trên đường chân trời và nó không bao giờ hoàn toàn thành hiện thực. Tại thời điểm đó, khá hợp lý khi các nhà quan sát phát bệnh về nó. Tuy nhiên, quan điểm của tôi khi ở trong lĩnh vực này là nhiều người tuyên bố đang làm việc với máy tính lượng tử chưa từng có. Khi các cơ quan tài trợ ngày càng đòi hỏi nhiều hơn với "lý do" cho nghiên cứu và đảm bảo "tác động", điện toán lượng tử đã trở thành mục tiêu của nhiều nhà thực nghiệm, ngay cả khi họ không thực sự quan tâm đến việc làm bất cứ điều gì cho máy tính lượng tử. Nếu có một cách nào đó mà họ có thể vặn vẹo những gì họ đang làm để nó nghe có vẻ phù hợp với điện toán lượng tử, thì họ đã có xu hướng làm điều đó. Điều đó không có nghĩa là điện toán lượng tử có thể ' Không được thực hiện, nó không tập trung nhiều như đã được ngụ ý. Ở một mức độ hơi khác, sự bùng nổ của lý thuyết thông tin lượng tử. Rất ít nhà lý thuyết bên trong đã tích cực nghiên cứu lý thuyết về máy tính lượng tử và cách làm cho chúng hoạt động (điều đó không có nghĩa là chúng không làm những điều thú vị).

Tuy nhiên, chúng ta hiện đang đạt được một khối lượng quan trọng, nơi đột nhiên có rất nhiều đầu tư nghiên cứu vào việc chế tạo máy tính lượng tử và công nghệ liên quan, một thực tế và mọi thứ đang bắt đầu di chuyển. Chúng tôi dường như chỉ đạt được mục đích, với các thiết bị khoảng 50 qubit, chúng tôi có thể có khả năng đạt được "uy quyền lượng tử" - thực hiện các tính toán mà kết quả mà chúng tôi không thể xác minh được trên máy tính cổ điển. Một phần của vấn đề đạt được điều này thực sự là sự tiến bộ nhanh chóng đã nói ở trên của điện toán cổ điển. Với loại tiến bộ của Moore, mang lại sức mạnh cải thiện theo cấp số nhân, nó là một thanh thay đổi liên tục về những gì chúng ta cần phải đạt được để có sức thuyết phục.

Máy tính lượng tử không cho thấy sự tiến bộ tương tự. Thay vào đó, có vẻ như họ thậm chí còn chưa lên khỏi mặt đất.

Vấn đề là, thật khó để làm, và phải mất một thời gian dài để có được công nghệ cơ bản. Đây là một so sánh không hoàn hảo, nhưng nó không quá tệ: hãy nghĩ về các quy trình in thạch bản được sử dụng để chế tạo bộ xử lý. Sự phát triển của họ đã được tiến bộ, tạo ra các bóng bán dẫn nhỏ hơn và nhỏ hơn, nhưng tiến độ đã chậm lại vì nó ngày càng khó đối phó hơn, đối với một, các hiệu ứng lượng tử đang cản trở. Mặt khác, máy tính lượng tử về cơ bản đang cố gắng vượt qua toàn bộ sự cải tiến tiến bộ đó và nhảy thẳng đến kết quả cuối cùng, cuối cùng: các bóng bán dẫn nguyên tử đơn (loại). Có lẽ điều đó mang lại một số mức độ hiểu biết sâu sắc về những gì các nhà thực nghiệm đang cố gắng giải quyết?

Bạn sẽ không sớm mua một cái trong PC World. Bạn sẽ bao giờ có thể?

Không rõ ràng rằng bạn thậm chí muốn. Hiện tại, chúng tôi hy vọng máy tính lượng tử sẽ hữu ích cho một số nhiệm vụ nhất định, rất cụ thể. Trong trường hợp đó, có lẽ chúng ta dự tính một vài máy tính lượng tử tập trung mạnh mẽ thực hiện những công việc cụ thể đó và hầu hết mọi người sẽ tiếp tục sử dụng máy tính cổ điển. Nhưng, vì bạn muốn vẽ tương tự với sự phát triển của máy tính cổ điển, nên (theo Wikipedia), đến năm 1946, Ngài Charles Darwin (cháu nội của nhà tự nhiên học nổi tiếng), người đứng đầu Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia Anh, đã viết:

rất có thể ... một cỗ máy sẽ đủ để giải quyết tất cả các vấn đề được yêu cầu từ cả nước

(các biến thể của điều này được quy cho những người như Watson). Điều này rất rõ ràng không phải là trường hợp. Thực tế là một khi máy tính trở nên phổ biến rộng rãi, các ứng dụng tiếp theo được tìm thấy cho chúng. Nó thể giống với máy tính lượng tử, tôi không biết. Một trong những lý do khác khiến bạn không mua máy tính lượng tử trong cửa hàng là kích thước của nó. Chà, các thiết bị thực tế thường rất nhỏ, nhưng đó là tất cả các thiết bị giao thoa và đặc biệt là làm mát chiếm hết không gian. Khi công nghệ cải tiến, nó sẽ có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn dần dần (ví dụ, nhìn vào tiến trình siêu dẫn nhiệt độ cao so với nhiệt độ ban đầu phải đạt được) sẽ làm giảm yêu cầu làm mát.


8

Tại sao bạn mong đợi hai công nghệ khác nhau sẽ tiến lên với cùng một tỷ lệ?

Nói một cách đơn giản, máy tính lượng tử có thể mạnh hơn rất nhiều nhưng khó chế tạo hơn máy tính cổ điển. Lý thuyết về hoạt động của chúng phức tạp hơn và dựa trên vật lý gần đây, có những cạm bẫy và trở ngại lý thuyết lớn hơn ngăn cản việc tăng kích thước của chúng, và thiết kế của chúng đòi hỏi phần cứng phức tạp hơn nhiều, khó chế tạo hơn.

Gần như mọi giai đoạn phát triển của máy tính lượng tử đều không phù hợp với máy tính cổ điển. Vì vậy, một câu hỏi cho bạn; Tại sao lại so sánh chúng?


8

Xem dòng thời gian trên Wikipedia và tự hỏi bộ cộng song song ở đâu?

Dường như với tôi rằng câu trả lời của bạn nằm trong câu hỏi của bạn. Nhìn vào dòng thời gian trên Wikipedia cho thấy tiến độ rất chậm từ năm 1959 cho đến khoảng năm 2009. Nó chủ yếu là công việc lý thuyết cho đến khi chúng tôi đi từ số không đến một .

Chỉ trong 9 năm kể từ đó, tốc độ tiến bộ là rất lớn, từ 2 qubit đến 72 và nếu bạn bao gồm lùn tới 2000 qubit. Và, có một cái đang hoạt động trong đám mây ngay bây giờ mà chúng ta có quyền truy cập. Vẽ biểu đồ tiến trình của 60 năm qua và tôi chắc chắn bạn sẽ thấy đầu gối theo đường cong mà bạn mong muốn và phản bác lại tuyên bố của bạn Nhưng theo tôi biết, điện toán lượng tử chưa làm được gì.

Tương đương với Atlas hay MU5 ở đâu?

Đó có phải là biện pháp mà câu hỏi của bạn dựa trên không?

Bạn sẽ bao giờ có thể? Có phải tất cả sự cường điệu và không khí nóng? Là máy tính lượng tử chỉ là chiếc bánh trên bầu trời? Có phải tất cả chỉ là mứt - ngày mai sẽ được bán rong bởi các cuộc tấn công lượng tử cho một công chúng cả tin?

Đúng. Không không không.

Nếu không, tai sao không?

Bởi vì, như dòng thời gian được tham chiếu của bạn cho thấy, mọi người đang đạt được tiến bộ đáng kể về số lượng và tính ổn định của các qubit cũng như trong các thuật toán lượng tử.

Yêu cầu mọi người dự đoán tương lai luôn luôn đầy thất bại, đó là lý do tại sao hầu hết các trang web này không cho phép các câu hỏi 'dựa trên ý kiến'.

Có lẽ các câu hỏi cụ thể hơn (không dựa trên ý kiến) sẽ phục vụ tốt hơn để trả lời câu hỏi của bạn.


7

Một sự thật đáng buồn cho hầu hết những người ở đây là John Duffield (người hỏi) đã đúng.

Không có bằng chứng nào cho thấy một máy tính lượng tử sẽ có giá trị bất kỳ.

Tuy nhiên, đối với các công ty đã đầu tư vào điện toán lượng tử (IBM, Google, Intel, Microsoft, v.v.), việc xây dựng một công ty là hoàn toàn xứng đáng, bởi vì nếu thành công, họ sẽ có thể giải quyết một số vấn đề nhanh hơn theo cấp số nhân so với máy tính cổ điển, và nếu chúng không thành công, không có vết lõm nào được đưa vào hàng tỷ đô la mà chúng có sẵn.

Nỗ lực xây dựng các máy tính lượng tử hữu ích, mà bạn có thể gọi là thất bại cho đến nay, ít nhất đã dẫn đến những tiến bộ trong việc hiểu các chất siêu dẫn, quang tử và thậm chí cả lý thuyết lượng tử. Rất nhiều toán học được sử dụng để phân tích cơ học lượng tử, đã được phát triển trong bối cảnh lý thuyết thông tin lượng tử.

Và cuối cùng, máy tính lượng tử có thể không bao giờ được bán trên thị trường, nhưng các thiết bị truyền thông lượng tử của Toshiba, HP, IBM, Mitsubishi, NEC và NTT đã có mặt trên thị trường.

Tóm lại: Tôi đồng ý với John Duffield rằng điện toán lượng tử có thể không bao giờ có giá trị. Nhưng truyền thông lượng tử đã có sẵn trên thị trường, và rất nhiều khoa học, toán học và kỹ thuật mới (ví dụ như chất siêu dẫn) đã được phát triển cho những nỗ lực thất bại của chúng ta (cho đến nay) trong việc biến điện toán lượng tử thành hiện thực.


7

Giống như tất cả các câu hỏi hay, vấn đề là ý của bạn. Là CTO của một công ty khởi nghiệp đang phát triển một máy tính lượng tử, tôi hoàn toàn không đồng ý với đề xuất rằng điện toán lượng tử chỉ là một chiếc bánh trên trời.

Nhưng sau đó, bạn khẳng định "Bạn sẽ không sớm mua một thứ trong PC World." Điều này tôi không chỉ đồng ý mà còn đề nghị rằng trong tương lai gần, bạn sẽ không thể, điều đó gần với "không bao giờ" như bạn sẽ khiến tôi khẳng định.

Tại sao vậy? Đến điểm đầu tiên, nó hợp lệ vì không có lý do kỹ thuật nào để ngăn chúng tôi chế tạo máy tính lượng tử và thực tế không có lý do nào sẽ tiếp tục ngăn chúng tôi chế tạo một chiếc lâu hơn nữa. Đến điểm thứ hai, đó là vì chế tạo máy tính lượng tử khó hơn so với chế tạo máy tính cổ điển (bạn cần các điều kiện đặc biệt như nhiệt độ cực lạnh hoặc chân không rất tốt và chúng chậm hơn) vấn đề mà máy tính lượng tử vượt trội. Bạn không cần bất kỳ máy tính xách tay nào để khám phá ma túy bằng cách tính toán hoặc phá vỡ tiền điện tử lỗi thời hoặc tăng tốc đảo ngược một số chức năng (đặc biệt là không đi kèm với thiết bị hỗ trợ có kích thước tủ quần áo), nhưng bạn cần một hoặc một vài siêu máy tính để thực hiện.

Tại sao tôi có thể nói rằng không có vấn đề kỹ thuật nào ngăn cản máy tính lượng tử (lớn, phổ quát)? Lưu ý rằng một ví dụ duy nhất sẽ đủ, do đó tôi chọn công nghệ mà tôi biết rõ nhất, đó là công nghệ tôi đang theo đuổi một cách chuyên nghiệp. Trong điện toán lượng tử dựa trên bẫy ion, tất cả các thành phần người ta cần đã được chứng minh: Có các cổng lượng tử phổ biến, có độ chính xác cao. Có những nỗ lực thành công để di chuyển các ion (tách và kết hợp lại chúng từ các chuỗi của các ion, di chuyển chúng dọc theo các đường dẫn và qua các giao điểm của các đường dẫn), với hiệu suất phù hợp. Cộng với việc khởi tạo, đo lường, vv có thể có độ chính xác tương đương với các hoạt động cổng. Điều duy nhất ngăn chặn các máy tính lượng tử dựa trên bẫy ion lớn, phổ quát được chế tạo có liên quan đến việc khiến các nhà khoa học có những đóng góp riêng lẻ cùng với các kỹ sư phù hợp,

Tôi thậm chí rất muốn nói với bạn rằng làm thế nào người ta có thể sớm hoàn thành được kỳ tích, nhưng tôi sợ rằng tôi sẽ khiến luật sư bằng sáng chế của chúng tôi (và CEO của tôi và mọi người khác trong công ty) phát điên. Cái mà nó sôi sùng sục là đây:

Nếu điện toán lượng tử thực sự là một chiếc bánh trên bầu trời, thì nhìn lại, mọi người trong tương lai sẽ cảm nhận nó giống như một loại trái cây treo thấp như những máy vi tính đầu tiên.


5

Có nhiều thách thức kỹ thuật để phát triển một máy tính lượng tử phổ quát bao gồm nhiều qubit, như đã chỉ ra trong các câu trả lời khác. Xem thêm bài viết đánh giá này . Tuy nhiên, có thể có những cách giải quyết để có được kết quả tính toán lượng tử không cần thiết trước khi chúng ta có được máy tính lượng tử thực sự phổ quát đầu tiên.

Lưu ý rằng các thiết bị máy tính cổ điển đã tồn tại một thời gian dài trước khi máy tính phổ quát đầu tiên được chế tạo. Ví dụ, để giải các phương trình vi phân số, bạn có thể xây dựng một mạch điện gồm tụ điện, cuộn dây và điện trở, sao cho điện áp giữa các điểm nhất định sẽ thỏa mãn cùng phương trình vi phân như bạn muốn giải. Phương pháp này rất phổ biến trong vật lý thiên văn trước khi máy tính kỹ thuật số ra đời.

Trong trường hợp điện toán lượng tử, lưu ý rằng khi Feynman nảy ra ý tưởng về điện toán lượng tử, ông đã lập luận trên cơ sở khó khăn trong việc mô phỏng các tính chất cơ học lượng tử của một số hệ thống vật lý sử dụng máy tính thông thường. Ông đã đưa ra lập luận xung quanh bằng cách lưu ý rằng chính hệ thống giải quyết vấn đề toán học khó giải quyết bằng các máy tính thông thường. Bản chất cơ học lượng tử của hệ thống làm cho điều đó trở nên như vậy, do đó người ta có thể xem xét liệu người ta có thể chế tạo các thiết bị cơ học lượng tử có khả năng giải quyết các vấn đề khó giải quyết bằng máy tính thông thường hay không.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.