Skammtatölva: Próf lokið, raunveruleg notkun langt í burtu

Í klassískri tölvuvinnslu leggur hitinn saman með tímanum til að setja hömlur á hinu mögulega. Á tímum tómarúmsröranna var ekki hægt að klára langa útreikninga vegna þess að búnaður myndi brenna út.

Um miðjan september birtist rannsóknarritgerð skrifuð af vísindamönnum við 14 stofnanir og rannsóknarstofur, undir forystu Google AI Quantum í Mountain View, á vefsíðu NASA. (Heimild: Googleblog)

Ríkisstjórnin þarf ekki að æsa sig meira um að fá aðgang að öruggum samskiptum á samfélagsmiðlum, því skammtatölvan, sem Nýlega hefur verið krafist komu , mun gera dulritunaröryggi óþarft.

Það sem haldið er fram og deilt um

Um miðjan september birtist rannsóknarritgerð skrifuð af vísindamönnum við 14 stofnanir og rannsóknarstofur, undir forystu Google AI Quantum í Mountain View, á vefsíðu NASA og hvarf á furðulegan hátt og skildi eftir sig vísinda- og stærðfræðisamfélögin eirðarlaus í kjölfarið. Spenningur þeirra var ekki ástæðulaus, því blaðið hafði haldið því fram skammtafræðilega yfirburði — þróun skammtavélar að nafni Sycamore sem getur leyst vandamál sem klassískar tölvur geta ekki af hagkvæmnisástæðum.

Í klassískri tölvuvinnslu leggur hitinn saman með tímanum til að setja hömlur á hinu mögulega. Á tímum tómarúmsröranna var ekki hægt að klára langa útreikninga vegna þess að búnaður myndi brenna út. Nútíma samþættar rafrásir mynda einnig hita, ekki nóg til að brenna, heldur nóg til að hægja á. Google heldur því fram að Sycamore hafi komið í veg fyrir vandamál á um 200 sekúndum sem hefði tekið ofurtölvu í efstu flugi um 10.000 ár. Niðurstöðurnar - í blaðinu sem var horfið með dularfullum hætti - birtust formlega í Nature á miðvikudaginn, sem staðfestir þá fullyrðingu að farið hafi verið yfir þröskuld í tölvumálum, sem búist var við síðan Paul Benioff, Richard Feynman og Yuri Manin hófu umræðuna á níunda áratugnum.

Á sama tíma hafa vísindamenn hjá IBM mótmælt Sycamore niðurstöðunni og halda því fram að klassíska tölvan hafi legið eftir um 10.000 ár vegna þess að hún hafi verið óhagkvæm. Að sparka í dekkin og þrífa innstungurnar, hafa þeir haldið því fram, myndi loka bilinu hand yfir hnefa. Málið er enn í óvissu þar til IBM endurtekur viðmiðunarprófið. Samkvæmt aðferð vísinda er spurningin opin þar til hún birtir sínar eigin niðurstöður.

Mörg ríki

Allt frá því Justin Trudeau, forsætisráðherra Kanada, skýrði frá því skammtafræði fyrir blaðamanni við Perimeter Institute of Theoretical Physics, er ekkert mikið eftir að útskýra. Það er nóg að segja að á meðan klassískar vélar vinna úr upplýsingabitum sem táknuð eru með stöðunum 0 og 1, sem tákna kveikt og slökkt, þá vinna skammtavélar qubita eða skammtabita. Þeir hafa tvo eiginleika sem geta unnið úr gögnum af hærri stærðargráðu - yfirsetningu og flækju.

Þó að eðli skammtaheima og grófheima sé í grundvallaratriðum ólíkt, þá er hægt að útskýra þetta með samlíkingu við kött Schrödingers, ógæfudýr sem er föst í kassa með eitthvað sem er hugsanlega banvænt, eins og dós með eitruðu gasi. Í brúttóheiminum gerum við ráð fyrir að kötturinn sé á lífi þar til gasinu er losað, eftir það er hann dauður. En á skammtastigi hrynja fyrirbæri í eitt ástand aðeins þegar eftir þeim er fylgst. Á öllum öðrum tímum eru þeir til í öllum mögulegum ríkjum. Aðeins sést að kötturinn sé dauður eða lifandi þegar áhorfandinn opnar kassann. Á öllum öðrum tímum er það bæði dautt og lifandi, í yfirlögðu ástandi. Einnig, ef kötturinn getur komið gasinu fyrir óvart, er ástand hans og dósarinnar órjúfanlega tengd.

Þetta er flækja, sem Einstein kallaði spooky action í fjarlægð. Tvær flæktar undiratómaagnir gætu verið ljósár á milli en samt verið tengdar. Skammtatölvur nota þessa tvo eiginleika til að ná fram hraða og reiknirými sem myndi vinna bug á klassískri vél, með því að kóða gögn í skammtaástand og framkvæma skammtaaðgerðir á þeim.

Sundar Pichai með eina af skammtatölvum Google í Santa Barbara rannsóknarstofunni, Kaliforníu, Bandaríkjunum. (Mynd í gegnum Reuters)

Mílur eftir

Hvað þýðir tilkoma skammtafræðinnar fyrir þig og mig? Ekki mikið. Ekki strax. Vegna þess að Sycamore framkvæmdi aðeins viðmiðunarpróf sem hefur enga raunverulega notkun og Google getur ekki notað það til að ná heimsyfirráðum í næstu viku. Jafnvel þótt það hafi sýnt skammtafræðilega yfirburði gæti það tekið ár eða áratugi fyrir tæknina að vera frjálst aðgengileg.

Qubits eru aðeins stöðugir við frosthitastig og aðeins stjórnvöld og stór fyrirtæki geta vonast til að halda skammtatölvu á staðnum. Við hin þyrftum að vera háð tölvuskýi og hugbúnaði sem þjónustu. Ekki glansandi útbúnaður ef þú stefnir á að hakka lifandi dagsljós úr Gmail, til dæmis.

En í upphafi myndu stjórnvöld og fyrirtæki vera einu notendur skammtatölvunar, því aðeins þeir hafa áhuga á spurningunum sem hún svarar. Skammtatölvan var sett af Feynman fyrir líkanagerð skammtakerfis. Nú mun það finna notkun í rannsóknarstofum fyrir líkanakerfi sem eru til í hinum raunverulega heimi aðeins við erfiðar aðstæður, eins og í Large Hadron Collider.

Hluti af skammtatölvu Google í Santa Barbara rannsóknarstofunni, Kaliforníu, Bandaríkjunum. (Mynd í gegnum Reuters)

Rannsóknastofur myndu geta framleitt háþróaða vinnu án þess að þurfa að fjárfesta í stórum innviðum og gætu ekki þurft að vinna á milli þjóða og heimsálfa. Skammtatölvur væru einnig gagnlegar fyrir verkefni sem meðhöndla mikið magn af gögnum. Gagnanám og gervigreind myndu njóta mikilla hagsbóta, ásamt vísindum sem fjalla um gagnamagn, allt frá stjörnufræði til málvísinda.

Ekki missa af frá Explained | Dushyant Chautala: Þessi 31 árs gamli „búdda“, sem er eldri en hann, tengist öllum

Myrku hliðin

Myrka hlið skammtafræðinnar eru truflandi áhrifin sem hún mun hafa á dulkóðun, sem tryggir samskipti og tölvur. Dulkóðun er háð mjög stórum frumtölum, sem þjóna sem fræ sem dulmálslyklar eru búnir til og skiptast á af aðilum í samtali. Það virkar vegna þess að dulkóðun og afkóðun eru ósamhverfar rekstrarlega. Það er auðveldara fyrir tölvu að margfalda mjög stórar frumtölur heldur en að þátta vöru niður í frumtölur sem hún er í. Þessi mismunur heldur WhatsApp skilaboðunum þínum persónulegum, en ef líkurnar væru jafnaðar með veldishraða öflugum tölvum, væri friðhelgi einkalífsins á netinu dautt.

Tæknin er ekki alltaf lausnin. Oft skapar það ný vandamál og lausnin liggur í lögunum. Löngu eftir tilkomu samfélagsmiðla og gervigreindar eru nú uppi kröfur um að setja reglur um þá. Það væri skynsamlegt að þróa regluverk fyrir skammtatölvun áður en það verður almennt aðgengilegt. Það er umbreytingartækni sem ekki er hægt að sjá að fullu fyrir um framtíðarnotkun, yfir breitt svið geira frá gagnagreiningu til landstjórnarmála. Í þeim skilningi er þetta frekar eins og kjarnorkutækni, sem var stjórnað af alheimsstjórn 23 árum eftir Hiroshima með sáttmálanum um bann við útbreiðslu kjarnorkuvopna. Það væri gagnlegt að setja reglur um skammtatölvun núna, eða að minnsta kosti skilgreina takmörk lögmætrar notkunar hennar.

Deildu Með Vinum Þínum: