これまで達成できなかった結果により、量子優位性の差し迫った開始というトピックが発生します。これは、量子コンピューターの能力が通常のアーキテクチャを備えたコンピューターの能力を超える瞬間です。
この記事では、IBMが「不可能」をどのように達成したか、そしてこれがどのような見通しを開くかを理解しています。
/写真ヨハネスサンジャヤ CC
「ブラシ法」
古典的なマシンで49を超える量子ビット数を使用して量子コンピューターの動作をモデル化することは、メモリの制限のために不可能と考えられていました。 前の記録-45量子ビット- はチューリッヒのスイス高等技術学校の研究者のものです。 プロジェクトを実装するには、500テラバイトのRAMが必要でした 。 シミュレーションは、9,304ノード（それぞれに68コアのIntel Xeon Phi 7250プロセッサー）とペタバイトのメモリを備えたCori IIスーパーコンピューターを使用して実行されました 。
量子コンピューターの動作をモデル化することの難しさは、キュービットを追加すると、消費されるメモリの量が指数関数的に増加するという事実にあります。 古典的な計算では、情報は2つの状態（1または0）を持つビットでエンコードされます。量子計算では、情報の単位は値1または0をとるか、または重ね合わせます。 量子ビットは相互に接続され、新しい状態が発生します。 したがって、50キュビットで同時に1兆個の値を表すことができます。
IBMチームのEdwin Pednaultによると 、56キュービットシステムを実装するために、古い方法では約1エクサバイトのRAMが必要です。これは膨大な量です。 ただし、IBMの科学者には32テラバイトがありました。 チームは元のソリューションを見つけることができました。
エドウィン・ペドノールは、皿洗い中にシミュレーションを可能にした数学的なトリックを思いつきました。 研究者は、選択された座標に応じた数値を持つ多次元テーブル- テンソルでメガネを洗浄するための毛ブラシデバイスのアナロジーを作りました。
テンソル形式で操作を記録することにより、消費されるメモリの量を削減し、複数のプロセッサで同時に実行されるタスクを並列化することができました。 実験はバルカンのスーパーコンピューターで行われました。 最も強力なスーパーコンピューターのランキングで25位にランクされています（2017年11月のデータによる）。
量子優越性はすでに到達していますか？
49量子ビットの限界に達すると 、量子優位性が生じると考えられていました。 しかし、これは起こりませんでした。 エドウィンによると、IBMの成果は「完全な量子準備」、つまり量子ハードウェア、ソフトウェア、およびエンジニアリングツールを使用する能力について語っています。
これまでのところ、結果のモデルは 、「理想的な」56キュービット量子コンピューターよりも10億倍遅い速度で実行されます。 しかし、量子コンピューティングのモデリングにより、研究者は従来のコンピューターよりも効率的に解決できる問題の領域を見つけることができます。 また、エラーのシミュレーションは、実際の量子デバイスの問題の原因を特定するのに役立ちます。
/写真リチャードジョーンズ CC
IBMチームは、すでに達成された結果にさらに数ビットを追加するために、この方向で作業を続ける予定です。 しかし、エドウィン・ペドノールが指摘するように、シミュレーションは実際の量子コンピューターに取って代わるものではありません。 したがって、大規模なIT企業は、「鉄」量子ソリューションを作成するための競争を続けています。
たとえば、Googleは2017年末までに最初の49キュービットチップを導入する予定でした。今年11月、IBM は 50キュービットコンピューターの開発も発表しました 。
IBMや他の企業が量子を実験する主な目標は、古典的な方法では効果的に解決できない重要な問題に対する答えを見つけることができる量子コンピューターを構築することです。 たとえば、 量子化学のタスク。
エドウィンは、将来、人類はますます複雑化する問題を解決するために量子コンピューティングの力を完全に活用し始めると言います。 この時点で、研究をサポートし、新しい量子アルゴリズムを開発し、量子技術を進歩させるために、シミュレーションが必要になります。
PSここに私たちの企業ブログからいくつかのより多くの資料があります：