Komputer Kuantum: Ujian selesai, penggunaan dunia nyata jauh

Dalam pengkomputeran klasik, haba bersekongkol dengan masa untuk mengenakan kekangan pada kemungkinan. Dalam era tiub vakum, pengiraan yang panjang tidak dapat diselesaikan kerana peralatan akan terbakar.

Pada pertengahan September, kertas penyelidikan yang dikarang oleh saintis di 14 institusi dan makmal, diketuai oleh Google AI Quantum di Mountain View, muncul di tapak web NASA. (Sumber: Googleblog)

Kerajaan tidak perlu gelisah sendiri lagi untuk mendapatkan akses kepada komunikasi selamat di media sosial, kerana komputer kuantum, yang ketibaan baru sahaja dituntut , akan menyebabkan keselamatan kriptografi berlebihan.

Perkara yang dituntut, dan dipertikaikan

Pada pertengahan September, kertas penyelidikan yang dikarang oleh saintis di 14 institusi dan makmal, yang diketuai oleh Google AI Quantum di Mountain View, muncul di tapak web NASA, dan hilang secara misteri, meninggalkan komuniti saintifik dan matematik resah gelisah di belakangnya. Keterujaan mereka bukan tanpa alasan, kerana akhbar itu telah mendakwa ketuanan kuantum — pembangunan mesin kuantum bernama Sycamore yang boleh menyelesaikan masalah yang komputer klasik tidak dapat, atas sebab praktikal.

Dalam pengkomputeran klasik, haba bersekongkol dengan masa untuk mengenakan kekangan pada kemungkinan. Dalam era tiub vakum, pengiraan yang panjang tidak dapat diselesaikan kerana peralatan akan terbakar. Litar bersepadu semikonduktor moden juga menjana haba, tidak cukup untuk membakar, tetapi cukup untuk perlahan. Google mendakwa bahawa Sycamore menyelesaikan masalah dalam kira-kira 200 saat yang akan mengambil masa superkomputer teratas kira-kira 10,000 tahun. Hasilnya - dalam kertas yang telah hilang secara misteri - secara rasmi muncul di Nature pada hari Rabu, mengukuhkan dakwaan bahawa ambang dalam pengkomputeran, yang dijangkakan sejak Paul Benioff, Richard Feynman dan Yuri Manin membuka perbincangan pada 1980-an, telah melepasi.

Sementara itu, penyelidik di IBM telah mencabar penemuan Sycamore, berpendapat bahawa komputer klasik ketinggalan 10,000 tahun kerana ia tidak dikonfigurasikan dengan cekap. Menendang tayar dan membersihkan palam, mereka berhujah, akan menutup jurang dengan tangan. Perkara itu kekal dalam ketegangan sehingga IBM mereplikasi ujian penanda aras. Mengikut kaedah sains, persoalan itu tetap terbuka sehingga ia menerbitkan penemuannya sendiri.

Berbilang negeri

Sejak Perdana Menteri Kanada Justin Trudeau menjelaskan pengkomputeran kuantum kepada seorang wartawan yang terkial-kial di Institut Perimeter Fizik Teori, tidak banyak yang perlu dijelaskan. Cukuplah untuk mengatakan bahawa sementara mesin klasik memproses bit maklumat yang diwakili oleh keadaan 0 dan 1, mewakili hidup dan mati, mesin kuantum memanipulasi qubit atau bit kuantum. Mereka mempunyai dua sifat yang boleh memproses data dengan magnitud yang lebih tinggi - superposisi dan kekusutan.

Walaupun sifat alam kuantum dan dunia kasar pada asasnya berbeza, ini boleh digambarkan dengan analogi kucing Schrödinger, haiwan malang yang terperangkap dalam kotak dengan sesuatu yang berpotensi membawa maut, seperti tong gas toksik. Dalam dunia kasar, kita menganggap bahawa kucing itu masih hidup sehingga gas dilepaskan, selepas itu ia mati. Tetapi pada peringkat kuantum, fenomena runtuh menjadi satu keadaan hanya apabila ia diperhatikan. Pada masa lain, mereka wujud di semua keadaan yang mungkin. Kucing itu dilihat mati atau hidup hanya apabila pemerhati membuka kotak. Pada semua masa lain, ia mati dan hidup, dalam keadaan superposisi. Selain itu, jika kucing boleh menyalakan gas secara tidak sengaja, keadaannya dan keadaan kanister adalah berkait rapat.

Ini adalah kekusutan, yang Einstein panggil tindakan menyeramkan pada jarak jauh. Dua zarah subatom yang terjerat mungkin berbeza tahun cahaya, namun masih boleh dikaitkan. Komputer kuantum menggunakan dua sifat ini untuk mencapai kelajuan dan ruang pengiraan yang akan mengalahkan mesin klasik, dengan mengekod data ke dalam keadaan kuantum dan melakukan operasi kuantum padanya.

Sundar Pichai dengan salah satu Komputer Kuantum Google di makmal Santa Barbara, California, AS. (Foto melalui Reuters)

Batu untuk pergi

Apakah maksud kedatangan pengkomputeran kuantum untuk anda dan saya? Tidak banyak. Tidak serta merta. Kerana Sycamore hanya melakukan ujian penanda aras yang tidak mempunyai kegunaan dunia nyata, dan Google tidak boleh menggunakannya untuk mencapai penguasaan dunia minggu depan. Walaupun ia telah menunjukkan keunggulan kuantum, ia boleh mengambil masa bertahun-tahun atau beberapa dekad untuk teknologi itu tersedia secara bebas.

Qubits stabil hanya pada suhu kriogenik, dan hanya kerajaan dan syarikat besar boleh berharap untuk menyimpan komputer kuantum di premis. Selebihnya daripada kita perlu bergantung pada pengkomputeran awan dan perisian sebagai perkhidmatan. Bukan pelantar yang paling berkilat jika anda bercita-cita untuk menggodam cahaya siang yang hidup daripada Gmail, contohnya.

Tetapi pada mulanya, kerajaan dan syarikat akan menjadi satu-satunya pengguna pengkomputeran kuantum, kerana hanya mereka yang berminat dengan soalan yang dijawabnya. Komputer kuantum telah dikemukakan oleh Feynman untuk memodelkan sistem kuantum. Kini, ia akan digunakan dalam makmal untuk sistem pemodelan yang wujud dalam dunia nyata hanya dalam keadaan yang melampau, seperti dalam Large Hadron Collider.

Komponen Komputer Kuantum Google di makmal Santa Barbara, California, AS. (Foto melalui Reuters)

Makmal akan dapat menghasilkan kerja yang canggih tanpa perlu melabur dalam infrastruktur berskala besar, dan mungkin tidak perlu bekerjasama merentas negara dan benua. Komputer kuantum juga berguna untuk tugas yang mengendalikan sejumlah besar data. Perlombongan data dan kecerdasan buatan akan menjadi penerima manfaat utama, bersama-sama dengan sains yang berurusan dalam jumlah data, daripada astronomi kepada linguistik.

Jangan terlepas dari Explained | Dushyant Chautala: Tua melebihi usianya, 'buddha' berusia 31 tahun ini berhubung dengan semua orang

Sisi gelap

Sisi gelap pengkomputeran kuantum ialah kesan gangguan yang akan berlaku pada penyulitan kriptografi, yang melindungi komunikasi dan komputer. Penyulitan bergantung pada nombor perdana yang sangat besar, yang berfungsi sebagai benih dari mana kunci kriptografi dijana dan ditukar oleh pihak-pihak kepada perbualan. Ia berfungsi kerana penyulitan dan penyahsulitan secara operasi tidak simetri. Adalah lebih mudah bagi komputer untuk mendarab nombor perdana yang sangat besar daripada memfaktorkan hasil darab kepada nombor perdana konstituennya. Pembezaan ini memastikan mesej WhatsApp anda secara peribadi, tetapi jika kemungkinannya diimbangi oleh komputer yang berkuasa secara eksponen, privasi dalam talian akan mati.

Teknologi bukan selalu penyelesaian. Selalunya, ia menimbulkan masalah baru, dan penyelesaiannya terletak pada undang-undang. Lama selepas kelahiran media sosial dan kecerdasan buatan, kini terdapat tuntutan untuk mengawal selianya. Adalah bijak untuk membangunkan rangka kerja kawal selia untuk pengkomputeran kuantum sebelum ia tersedia secara meluas. Ia adalah teknologi transformatif yang penggunaan masa depannya, merentasi pelbagai spektrum sektor daripada analisis data kepada geopolitik, tidak dapat dijangka sepenuhnya. Dalam erti kata itu, ia agak seperti teknologi nuklear, yang dikawal oleh rejim global 23 tahun selepas Hiroshima oleh Perjanjian Non-Proliferasi. Adalah berguna untuk mengawal selia pengkomputeran kuantum sekarang, atau sekurang-kurangnya menentukan had penggunaannya yang sah.

Kongsi Dengan Rakan Anda: