Googeln Wilg debütierteam Mittwoch den neuesten Quantenchip vorgestellt, und wenn Sie seitdem Zeit online verbracht haben, sind Sie zweifellos auf eine atemberaubende Berichterstattung darüber gestoßen. Willow „zerstört klassische Computer in kosmischer Zeitskala“ liest eine Überschrift; Google „enthüllt ‚umwerfenden‘ Quantencomputerchip“ liest ein anderer. Alles basiert auf der Behauptung, dass Willow eine Berechnung durchführen kann, für die ein klassischer Computer theoretisch deutlich mehr Zeit in Anspruch nehmen würde als die 14 Milliarden Jahre, die das Universum existiert. Aber wie Sie wahrscheinlich erraten können, ist das, was der Chip darstellt, nicht so einfach.
Erstens erhebt Google gegenüber Willow nicht den Anspruch auf die Quantenüberlegenheit, was das Unternehmen tut tat als es 2019 seinen Quantencomputer der vorherigen Generation, Sycamore, öffentlich vorstellte. Sie erinnern sich vielleicht, dass Google damals veröffentlichte, dass Sycamore nur 200 Sekunden brauchte, um eine Berechnung durchzuführen, die theoretisch die ganze Welt gekostet hätte damals schnellster Supercomputer 10.000 Jahre bis zur Fertigstellung. Diese Errungenschaft, so das Unternehmen, zeige, dass es einen Quantencomputer geschaffen habe, der Probleme lösen könne, die die besten klassischen Computer nicht einmal bewältigen könnten. Mit anderen Worten: Google hatte das Quantenüberlegenheit erreichen.
Diese Behauptung endete jedoch schnell in einer Kontroverse: Ein Forscher nannte die Ankündigung des Unternehmens „nicht zu rechtfertigen“ und „einfach falsch“, und Google hat es seitdem vermieden, über Quantenüberlegenheit zu sprechen. Stattdessen heißt es lediglich, dass es „über klassische Berechnungen hinaus“ gegangen sei. Ein Teil des Problems bestand darin, dass Sycamore kein Allzweck-Quantencomputer war; Stattdessen wurde es entwickelt, um klassische Computer in einer einzigen Aufgabe zu übertreffen, die als Random Circuit Sampling (RCS) bekannt ist. Das Problem mit RCS besteht darin, dass es, in Googles eigenen Worten, „keine bekannten realen Anwendungen“ hat. Aber auch hier lobt das Unternehmen die Leistung von RCS.
Laut Google kann Willow seinen neuesten RCS-Benchmark in weniger als fünf Minuten abschließen. Das Unternehmen hingegen geht davon aus, dass dies notwendig wäre GrenzeDer derzeit zweitstärkste Supercomputer der Welt benötigt 10 Septillionen Jahre, um dieselbe Aufgabe zu erfüllen. Diese Zahl, sagt Google, „bekräftigt die Vorstellung, dass Quantenberechnungen in vielen Paralleluniversen stattfinden, was mit der Vorstellung übereinstimmt, dass wir in einem Multiversum leben.“
Praktischer ausgedrückt versucht Google sicherzustellen, dass die RCS-Leistung der Maßstab sein sollte, an dem alle Quantencomputer gemessen werden. Laut Hartmut Neven, dem Gründer von Google Quantum AI: „Es ist ein Zugangspunkt. Wenn man mit zufälliger Schaltkreisabtastung nicht gewinnen kann, kann man auch mit keinem anderen Algorithmus gewinnen.“ Er fügt hinzu, dass RCS „mittlerweile als Standard in diesem Bereich weit verbreitet ist“.
Andere Unternehmen, darunter IBM Und HoneywellStattdessen verwenden sie eine Metrik namens Quantenvolumen, um ihre Durchbrüche anzupreisen. Sie argumentieren, dass dies auf ein ganzheitlicheres Verständnis der Fähigkeiten einer Maschine hinweist, indem berücksichtigt wird, wie ihre Qubits miteinander interagieren. Leider finden Sie in dem Datenblatt, das Google für Willow veröffentlicht hat, keine Erwähnung des Quantenvolumens, was Vergleiche erschwert.
In diesem Sinne ist die weitaus beeindruckendere Behauptung von Google heute, dass Willow „unter der Schwelle“ liegt. Das Problem, das bisher jeden Versuch, einen nützlichen Quantencomputer zu bauen, plagte, ist, dass die Quantenbits, auf denen sie basieren, schwer zu kontrollieren sind. Sie behalten ihren Quantenzustand nur für den Bruchteil einer Sekunde bei, und je mehr Qubits einem System hinzugefügt werden, desto wahrscheinlicher ist es, dass Fehler auftreten. Mit Willow hat Google jedoch nach eigenen Angaben einen Weg gefunden, die Fehleranzahl zu reduzieren, indem mehr Qubits zum System hinzugefügt werden. Nach Angaben des Unternehmens ist dies bei Willow das erste Mal, dass dies passiert ist.
„Als erstes Subthreshold-System ist dies der bisher überzeugendste Prototyp für ein skalierbares Logik-Qubit. „Das ist ein starkes Zeichen dafür, dass tatsächlich nützliche, sehr große Quantencomputer gebaut werden können“, sagt Neven. „Willow bringt uns der Ausführung praktischer, kommerziell relevanter Algorithmen näher, die auf herkömmlichen Computern nicht repliziert werden können.“
Das ist hier der eigentliche Durchbruch, der auf eine Zukunft hinweist, in der Quantencomputer Probleme lösen können, die greifbare Folgen für das Leben der Menschen haben. Diese Zukunft ist jedoch noch nicht da, und selbst Google gibt zu, dass bis dahin noch viel zu tun ist.
