نور المعرفة نور المعرفة
random

آخر المواضيع

random
recent
جاري التحميل ...
recent

التدريب العملي على الكمبيوتر الكمي لجوجل quantum computer


مجموعة من رقائق الحوسبة الكمومية من Google التي يتم إعدادها للاختبار الكهربائي الأولي. الائتمان: 



أقف أمام شاشة تعمل باللمس العملاقة في مختبر يشبه الجراجيل في منشأة Google في جوليتا ، كاليفورنيا ، باستخدام إصبعي لتحريك مربعات صغيرة تحتوي على رموز - X ، و Y ، و H ، وغيرها من الحروف الرسومية الغامضة — عبر عرض. تمثل المربعات وظائف يمكن إجراؤها على بتة الكم - وهي الكبت - داخل أسطوانة فضية كبيرة قريبة. من الوظائف التي لا تعد ولا تحصى المعروضة ، يتسبب بعضها في قلب الشيء من 1 إلى 0 (أو من 0 إلى 1) ؛ واحد يجعلها تدور حول محور.

مربع آخر على الشاشة يكشف عن حالة الكويبت ، ممثلة بما يشبه مصاصة تتحرك داخل كرة ، وعصاها مثبتة في الوسط. أثناء تحركها ، تتذبذب الأرقام الموجودة بجانبها بين 1.0000 و 0.0000. هذه واحدة من نقاط قوة البتات: ليس من الضروري أن تكون الكل أو لا شيء 1 أو 0 من البتات الثنائية ولكن يمكن أن تشغل الحالات بينهما. تسمح جودة "التراكب" هذه لكل كيلوبت بإجراء أكثر من عملية حسابية واحدة في كل مرة ، مما يؤدي إلى تسريع عملية الحساب بطريقة تبدو معجزة تقريبًا. على الرغم من أن القراءة النهائية من qubit هي 1 أو 0 ، فإن وجود كل هذه الخطوات الوسيطة يعني أنه قد يكون من الصعب أو المستحيل على الكمبيوتر الكلاسيكي القيام بنفس الحساب. بالنسبة للمبتدئين ، قد تبدو هذه العملية شبيهة بالسحر - موجة من اليدين ، وصنبور لشاشة تعمل باللمس ، والمعزوفة ، يتم سحب الأرنب من قبعة كمية. لقد دعاني Google هنا - إلى جانب مجموعة مختارة من الصحفيين الآخرين - لسحب الستار على هذا المعالج ، لإثبات أنه ليس سحريًا على الإطلاق.



في النصف الأيمن من الشاشة ، تعرض الخطوط المتعرجة أشكالاً موجية تتوافق مع الوظائف التي يتم تنفيذها على وحدات البت. يوجد بجانب هذا القسم مربع حول حجم طابعة سطح المكتب ، والتي ترسل تلك الأشكال الموجية كنبضات كهربائية عبر الأسلاك وفي الأسطوانة الفضية. إذا كانت الاسطوانة مفتوحة ، فستشاهد سلسلة من ست غرف مرتبة في طبقات مثل كعكة زفاف مقلوبة بالأسلاك رأسًا على عقب. يتم تبريد كل غرفة بدرجة حرارة أبرد بدرجة كبيرة من تلك الموجودة فوقها ؛ الطبقة السفلية هي 15 مليكة من البرد ، أي ما يقرب من 200 مرة باردة مثل أعماق الفضاء الخارجي. تتابع الأسلاك التي تمر عبر المراحل المتعاقبة إشارات التحكم من العالم الخارجي الدافئ وتعيد نتائج الحجرة.

هذه الغرفة في فراغ ، محمية من الضوء والحرارة التي من شأنها أن تعطل خلاف ذلك الروايات الحساسة ، التي تجلس على شريحة في نهاية جميع الأسلاك ، معزولة في الظلام والبرد. يبلغ طول كل كيلوبت حوالي 0.2 ملليمتر ، كبيرة بما يكفي لتكون مرئية من خلال المجهر العادي. لكن مبردة ومخفية بعيدا عن التأثيرات الخارجية ، يصبح كل منهم موصلًا فائقًا يسمح للإلكترونات بالتدفق بحرية ، يتصرف كما لو كانت ذرة واحدة بحيث تتوسع قوانين ميكانيكا الكم لإملاء سلوكها.

تتسبب النبضات اللطيفة من الموجات الصغرية في الاهتزاز. وعندما يصل عدد البتتين المجاورتين إلى نفس تردد الرنين ، يصبحان متشابكين - خاصية الكم الميكانيكية الأخرى تعني أن قياس حالة الفرد يخبرك بحالة الآخر. تتسبب النبضات الكهرومغناطيسية بتردد مختلف في تقلب البت. يقول كريج جيدني ، وهو مهندس برمجيات الكم في جوجل ، إن الكمبيوتر الكمومي يشبه إلى حد ما صندوق يحتوي على مجموعة من البندول. أنا والآخرون خارج الغرفة الذين يرسلون الإشارات فيه يسحبون خيوط البندولات ، ويغيرون تأرجحاتهم للقيام بعمليات منطقية مختلفة.

يقول فريق Google الكمي ، إن كل هذا تقشعر له الأبدان والاهتزاز ، سمح له بتحقيق تفوق الكم ، وهي النقطة التي يمكن للكمبيوتر الكمومي القيام بشيء لا يستطيع الكمبيوتر الكلاسيكي العادي القيام به. في مقال نشر هذا الأسبوع في مجلة Nature - ولكن تم تسريبه عن غير قصد في الشهر الماضي على موقع ناسا على الويب - يصف مهندسو Google تجربة قياسية استخدموها لإظهار التفوق. يتحقق برنامجهم ، الذي يعمل على أكثر من 50 بت ، من إخراج مولد الأرقام العشوائية. يقول هارتموت نيفين ، مدير مختبر الكم في الذكاء الاصطناعي في Google: لقد اشتكى بعض النقاد من أن هذه مشكلة مزعجة في تطبيق محدود في العالم الحقيقي. "لم تفعل سبوتنيك الكثير ،" هذا ما قالته نيفين خلال حدث صحفي في مرفق جوليتا. لقد حلقت الأرض. ومع ذلك كانت بداية عصر الفضاء. "

يوافق ديفيد أوشالوم ، عالم فيزياء المواد المكثفة المتخصص في هندسة المعلومات الكمية في جامعة شيكاغو ، والذي لم يكن جزءًا من البحث ، على أن البرنامج حل مشكلة معينة للغاية ويضيف أن Google لا يمكنها الادعاء بأن لديها جهاز كمبيوتر كميا عالميا. مثل هذا الإنجاز قد يتطلب مليون كيلو بايت ، كما يقول ، ويكذب سنوات عديدة في المستقبل. لكنه يعتقد أن فريق الشركة قد وصل إلى معلم هام يوفر للعلماء الآخرين نتائج حقيقية للبناء عليها. يقول أوشالوم: "أنا متحمس جدًا لهذا الأمر". "هذا النوع من النتائج يوفر نقطة بيانات ذات معنى كبير".

حققت شريحة الحوسبة الكمومية من Google ، والتي يطلق عليها Sycamore ، نتائجها باستخدام 53 بتًا بالضبط. فشل 54th على رقاقة. كان هدف سيكامور هو إنتاج سلاسل من 1 و 0 بشكل عشوائي ، رقم واحد لكل كيلو بايت ، وإنتاج سلسلتين 53 بت (أي حوالي 9.700199254740992 سلاسل رباعية الكوادريليون). نظرًا لطريقة تفاعل البتات مع بعضها البعض ، فمن المرجح أن تظهر بعض السلاسل أكثر من غيرها. ركض Sycamore مولد الأرقام مليون مرة ، ثم أخذ عينات من النتائج للتوصل إلى احتمال ظهور أي سلسلة معينة. أجرى فريق Google أيضًا نسخة أبسط من الاختبار على Summit ، وهو كمبيوتر عملاق في مختبر أوك ريدج الوطني ، ثم تم استنباطه من هذه النتائج للتحقق من مخرجات Sycamore. أداء الرقاقة الجديدة المهمة في 200 ثانية. ويقدر الباحثون أن العمل الرتيب نفسه كان سيستغرق قمة 10،000 سنة.

ومع ذلك ، قامت مجموعة من الباحثين في IBM ، التي تعمل أيضًا على تطوير الحوسبة الكمومية ، بنشر ورقة مطبوعة مسبقة على arXiv.org في وقت سابق من هذا الأسبوع بحجة أنه في ظل ظروف مثالية واستخدام سعة تخزين إضافية للذاكرة ، يمكن لـ Summit إنجاز المهمة في غضون عامين ونصف أيام. "نظرًا لأن المعنى الأصلي لمصطلح" التفوق الكمومي "، كما اقترحه الفيزيائي النظري بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا جون بريسكيل في عام 2012 ، كان وصف النقطة التي يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية من خلالها القيام بأشياء لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر التقليدية القيام بها ، فإن هذا الحد كتب العلماء في منشور على مدونة IBM Research Blog. ربما ، إذن ، قد يكون تصنيف Google أفضل "ميزة كمية".

لكن سكوت أرونسون ، عالم الكمبيوتر النظري في جامعة تكساس في أوستن ، والذي يتعاون في بعض الأحيان مع الباحثين من Google ، يقول إنه ليس صحيحًا حقًا أن يقول إن التفوق الكمومي لم يتحقق - حتى لو لم يكن رجلًا غامضًا على القمر "نوع من النتيجة. بعد كل شيء ، كان سيكامور لا يزال أسرع بكثير في المهمة من القمة. ومع ازدياد عدد البتات في إعداد Google ، ستزيد قوتها الحاسوبية بشكل كبير. من شأن الانتقال من 53 إلى 60 بتة أن يعطي الكمبيوتر الكم للشركة ثقلًا حسابيًا يعادل 33 ​​من أجهزة الكمبيوتر العملاقة من ساميت. عند 70 كيلو بايت ، يجب أن يكون الكمبيوتر العملاق الكلاسيكي الشبيه بحجم القمة بحجم مدينة تمتلك نفس قوة المعالجة.

يشتبه Aaronson أيضًا في أن ما حققته Google قد يكون له بالفعل بعض القيمة العملية غير المقصودة. يمكن استخدام نظامها لإنتاج أرقام مضمونة بشكل صحيح من قبل قوانين الفيزياء الكمومية لتكون عشوائية. قد ينتج عن هذا التطبيق ، على سبيل المثال ، كلمات مرور أقوى بكثير من قدرة البشر أو أجهزة الكمبيوتر التقليدية على الوصول إليها.

إقرا أيضا:


8 طرق للحصول على مزيد من الحركة في يومك


التعليقات



إنتظر قليلا حتى يظهر الرابط



5 sec


إذا أعجبك محتوى مدونتنا نتمنى البقاء على تواصل دائم ، فقط قم بإدخال بريدك الإلكتروني للإشتراك في بريد المدونة السريع ليصلك جديد المدونة أولاً بأول ، كما يمكنك إرسال رساله بالضغط على الزر المجاور ...

إتصل بنا

تابع نور المعرفة

Follow by Email

جميع الحقوق محفوظة

نور المعرفة

2016