[ad_1]
Традиционно «квантовое превосходство» ищут с точки зрения необработанной вычислительной мощности: мы хотим вычислять (намного) быстрее.
Тем не менее, вопрос его энергопотребления теперь также может потребовать исследования, поскольку современные суперкомпьютеры иногда потребляют столько же электроэнергии, сколько небольшой город (что фактически может ограничивать увеличение их вычислительной мощности). На информационные технологии, по их мнению, приходилось 11% мирового потребления электроэнергии в 2020 году.
Зачем фокусироваться на энергопотреблении квантовых компьютеров?
Поскольку квантовый компьютер может решать задачи за несколько часов, тогда как суперкомпьютеру может потребоваться несколько десятков миллиардов лет, естественно ожидать, что он будет потреблять гораздо меньше энергии. Однако производство таких мощных квантовых компьютеров потребует от нас решения многих научных и технологических задач, которые могут занять от одного до нескольких десятилетий исследований.
Более скромной целью было бы создание менее мощных квантовых компьютеров, способных выполнять вычисления за время, относительно сравнимое с суперкомпьютерами, но потребляющее гораздо меньше энергии.
Это потенциальное энергетическое преимущество квантовых вычислений уже обсуждалось. Квантовый процессор Google Sycamore потребляет 26 киловатт электроэнергии, что намного меньше, чем суперкомпьютер, и запускает тестовый квантовый алгоритм за считанные секунды. По итогам эксперимента ученые выдвинули классические алгоритмы для имитации квантового алгоритма. Первые предложения классических алгоритмов требовали гораздо больше энергии, что, казалось, продемонстрировало энергетическое преимущество квантовых вычислений. Тем не менее, вскоре за ними последовали другие предложения, гораздо более энергоэффективные.
Таким образом, энергетическое преимущество все еще остается под вопросом и является открытой темой для исследований, тем более что квантовый алгоритм, выполненный Sycamore, на сегодняшний день не имеет определенного «полезного» применения.
Суперпозиция: хрупкое явление в основе квантовых вычислений
Чтобы узнать, могут ли квантовые компьютеры обеспечить энергетическое преимущество, необходимо понять фундаментальные законы, согласно которым они работают.
Квантовые компьютеры манипулируют физическими системами, называемыми кубитами (для квантовые биты) для выполнения расчета. Кубит может принимать два значения: 0 («основное состояние» с минимальной энергией) и 1 («возбужденное состояние» с максимальной энергией). Он также может занимать «суперпозицию» 0 и 1. То, как мы интерпретируем суперпозиции, до сих пор является предметом жарких философских споров, но, проще говоря, это означает, что кубит может находиться «как в состоянии 0, так и в состоянии 1 с определенные связанные «амплитуды вероятности».
[ad_2]
Source link
