John Preskill har ført den voksende kvanteberegningsindustri i årtier, og nu har han sat en ny udfordring – at bygge en enhed, der er i stand til en million kvanteoperationer pr. Sekund, eller en megaquop
John Preskill har sat en udfordring for kvantecomputerbranchen
I det sidste årti har der været betydelige fremskridt og investeringer i kvanteberegning, og alligevel har de enheder, vi i dag har, i det væsentlige ikke noget praktisk formål. Det er nede på to hovedårsager – den første er, at qubits eller kvantebits, der udgør dagens maskiner, stadig kæmper med støj eller fejl, som vi kun lærer at rette op. Det andet er, at enheder, der kan løse praktiske problemer, forventes at kræve mange flere qubits end endda de største kvantecomputere, der i øjeblikket har.
I 2018 myntede John Preskill ved California Institute of Technology udtrykket “støjende mellemskala kvante” eller Nisq for at beskrive denne nuværende æra med kvanteberegning-enheder, der er lovende, men ufuldkomne, i det væsentlige en trinsten mod større maskiner, der vil Crackle med færre fejl og til sidst at blive “fejltolerant”. Nu fortæller han Ny videnskabsmand Hvordan han sætter sine seværdigheder i den næste æra med kvanteberegning: “Megaquop -maskinen”.
Karmela Padavic-Callaghan: Din idé om “Nisq-æraen” er blevet fuldt ud omfavnet af kvanteberegningsfeltet-var det en overraskelse?
JOHN PREKILL: Jeg forventede ikke, at udtrykket skulle være så bredt omfavnet, men jeg følte, at vi havde brug for et ord for kort for at udtrykke ideen om, at vi gik ind i den æra, hvor vi havde maskiner, der kunne udføre mindst nogle opgaver, der var meget Svært at simulere med konventionelle computere.
Jeg prøvede at understrege budskabet om, at vi sandsynligvis har brug for fejltolerance for virkelig at køre applikationer, som de fleste mennesker vil være interesseret i. Men i mellemtiden havde vi en mulighed for at eksperimentere med disse NISQ -maskiner og måske finde nogle ting, som de kan gøre, som er nyttige, i det mindste for forskere og muligvis for virksomheder.
Du har nu navngivet en ny grænse til Quantum Computing -samfundet, en enhed, der kan udføre en million kvanteoperationer eller “Megaquop Machine”. Hvorfor?
Jeg synes, det er vigtigt at have mål som Megaquop -maskinen, noget at skyde efter. Hvorfor valgte jeg en million operationer? Først og fremmest, fordi jeg ikke tror, at vi vil være i stand til at komme ind i dette regime uden at bruge fejlkorrektion og opnå fejltolerance. Det er markant ud over kvante kredsløb, at vi kan køre uden fejlkorrektion, og det er slags på kanten af, hvor vi kan begynde at gøre simuleringer af stof, som jeg tror i det mindste forskere vil finde markant mere informativt end hvad vi kan gøre i det Nisq -æra. Lige nu har folk kørt kredsløb med ca. 13.000 operationer, men du er nødt til at gøre en masse fejlbegrænsning, og mængden af fysik, du kan få ud, er temmelig beskeden.
Har megaquop -maskinen et modstykke i historien om traditionel computing?
Computere blev udviklet i slutningen af 1940’erne og begyndelsen af 50’erne, stort set motiveret af at ville bruge dem til at simulere fysiske systemer. Det vil være interessant med maskiner i megaquop -skalaen. Disse vil være de vigtigste anvendelser med praktiske konsekvenser for kemi og materialevidenskab. Der er noget analogt med konventionel computing der, idet vi vil starte med at bruge disse maskiner til at gøre videnskab og ikke nødvendigvis til applikationer, der påvirker den gennemsnitlige person direkte.
Min anden tanke er, at folk ofte siger, at vi med kvanteberegning ikke har transistoren endnu, vi er stadig i vakuumrørets æra eller noget, så der kan være et teknologisk skift, der opstår, når vi kommer med bedre kvanteplatforme at vi kan skalere lettere.
Du har sagt, at det er en “overbevisende udfordring for kvantesamfundet” at bestemme, hvad Megaquop -maskinen vil være nyttig til. Hvordan kan det voksende antal kvantecomputerfirmaer være en del af at møde denne udfordring?
Folk skulle tænke på, okay, hvad kan jeg nu gøre, at jeg ikke kunne gøre før? Vi bør fortsætte med at forsøge at anvende nogle friske tænkninger på, hvad applikationerne er.
Jeg har bekymring for, at der i branchen er alt for optimistiske forventninger til den økonomiske virkning af kvanteberegning med hensyn til tidsskalaen for at nå den. Og det var sandt, da vi talte om NISQ -enheder for nogle få år tilbage, og jeg tror, det vil også være sandt for tidlig fejltolerance. Jeg tror, vi virkelig har en lang vej foran os til at komme til reel økonomisk værdi.
Hvis du vågnede i morgen, og nogen overleverede dig en megaquop -maskine, hvad ville du gøre med den?
Jeg har en interesse i kvantefeltteori og de nye typer fænomener, der forekommer i stærkt koblede feltteorier. Vi har temmelig gode værktøjer til konventionelle computere til simulering af disse teorier i en dimension, men værktøjerne i to dimensioner er slet ikke særlig gode til konventionelle computere. Så for mig er det en mulighed for at gøre noget interessant. Megaquop -maskinen ville måske være lidt under det, vi har brug for, men en god start til at studere nogle fænomener, der er lige uden for rækkevidde af konventionelle computere.