Pour développer mon intuition ici, ce que je considère comme "impressionnant" à propos des ordinateurs classiques est leur capacité à simuler d'autres systèmes, pas seulement eux-mêmes. Lors de la mise en place d'un circuit classique, la question à laquelle nous voulons répondre n'est pas "quels transistors seront allumés une fois que nous aurons passé un courant à travers cela?" Nous voulons répondre à des questions telles que "Qu'est-ce que 4 + 1?" ou "que se passe-t-il quand Andromède entre en collision avec la Voie lactée?"

Il n'y a pas de réelle distinction ici. Les ordinateurs quantiques et classiques ne font qu'une seule chose: calculer le résultat d'un circuit. Un ordinateur classique ne sait pas fondamentalement ce que signifie $ 4 + 1 $ . Au lieu de cela, le courant est amené à circuler à travers divers transistors, comme l'exigent les lois de la physique classique. Nous lisons ensuite l'état final des bits et l'interprétons comme $ 5 $ .

La vraie distinction, qui vaut dans les deux cas, est de savoir si vous pouvez la programmer ou non. Par exemple, une simple calculatrice à quatre fonctions est un système classique impliquant de nombreux transistors, mais les éléments spécifiques qu'il peut calculer sont complètement fixes, c'est pourquoi nous ne le considérons pas comme un ordinateur classique. Et un pudding est un système quantique impliquant beaucoup de qubits, mais il ne peut rien faire d'autre qu'un pudding, donc ce n'est pas un ordinateur quantique.

Google peut contrôler les portes qu'ils appliquent dans leur circuit quantique, tout comme le chargement d'un programme différent peut contrôler les portes appliquées dans un processeur classique. Voilà la différence.

La grande différence entre l'expérience de suprématie quantique et votre expérience de pudding est que l'expérience de suprématie quantique a résolu un problème mathématique sans ambiguïté et bien posé. Alors que les gens décrivent parfois la tâche de calcul comme "simulant l'ordinateur physique Sycamore", ce n'est pas juste. La tâche réelle consistait à calculer la sortie d'un circuit logique quantique abstrait, dont l'ordinateur Sycamore était une instanciation physique approximative . La différence est subtile mais cruciale. D'un point de vue informatique, les mathématiques sont venues en premier et la physique en deuxième.

Fondamentalement, le problème de la suprématie quantique était mathématiquement bien spécifié et pouvait donc être vérifié sur un ordinateur classique. Le calcul classique parallèle n'était pas seulement là pour fournir une référence temporelle, mais aussi - surtout - pour vérifier l'exactitude du calcul quantique .

Il n'existe pas de calcul "plus lent mais équivalent" à l'expérience de pudding. Dans l'expérience de pudding, vous devez spécifier exactement lequel de ces deux problèmes vous essayez de résoudre:

1. Simulez le motif qui en résultera si vous faites tomber un pudding générique de la table.
2. Simulez le motif qui en résultera si vous frappez un pudding particulier de la table [où vous spécifiez suffisamment de détails pour fixer les conditions initiales avec suffisamment de détails pour modéliser sa chute].

La première variante est manifestement très sous-spécifiée et n'a pas de réponse unique. La deuxième variante a en principe une réponse unique, mais surtout, vous ne pouvez pas capturer tous les détails nécessaires sur la condition initiale dans la pratique. Aucune des deux variantes ne peut donc être présentée comme une question mathématiquement bien posée.

Dans l'expérience de suprématie quantique, le problème abstrait à résoudre (qui consistait à résoudre le circuit logique abstrait, pas simuler le matériel physique) était assez simple à poser que vous pouviez (très lentement) résoudreexactement sur un ordinateur classique ainsi que sur un ordinateur quantique.

Je co-dirige un groupe de recherche expérimentale dans lequel, entre autres, nous développons la capacité de contrôler des bits quantiques afin de faire (un jour) du calcul quantique. Dans notre laboratoire, nous avons les bits et les opérations quantiques les plus précis, mais nous n'avons jamais effectué (ou essayé d'effectuer) des opérations que sur deux ou trois bits à la fois. C'est en partie parce que nous nous sommes intéressés à d'autres aspects du problème, et en partie parce que si nous devions mettre dix qubits ou plus dans notre expérience (ce qui serait facile à faire), nous reproduirions simplement des circuits à petite échelle plutôt que apprenez à construire un gros ordinateur.

Je dirais que la question posée par Bridgeburners est bien posée et qu'elle caractérise correctement le caractère limité du calcul de Google. Cependant, on peut regarder le résultat de Google d'un point de vue expérimental, puis il devient, je pense, très impressionnant.

D'un point de vue expérimental, la réussite de Google est d'avoir obtenu un contrôle expérimental suffisant sur un circuit contenant 53 qubits pour qu'il puisse générer des états intriqués impliquant la totalité ou la plupart des qubits, de telle sorte que la fidélité de l'état n'est pas immédiatement perdu avant que l'état puisse même être mesuré d'une manière ou d'une autre. Nous ne pourrions certainement pas réaliser cela dans notre laboratoire aujourd'hui. Si nous consacrions tous nos efforts à faire la même chose, je pense qu'il nous faudrait un an ou plus pour mettre en œuvre les extensions nécessaires à nos équipements expérimentaux avec la précision requise. C'est donc vraiment très impressionnant. (Pendant ce temps avec nos méthodes d'ions piégés, nous pouvons également faire certaines choses que la machine de Google ne pourrait pas faire.)

Dans un futur proche, deux technologies principales sont prometteuses pour l'informatique quantique. Ce sont des ions atomiques confinés dans un vide poussé et des circuits supraconducteurs du type utilisé par Google. Il y a quelques années, une `` compétition '' rude a eu lieu, impliquant des calculs ne nécessitant qu'une dizaine de qubits, et les méthodes d'ions piégés ont gagné car elles pouvaient tirer parti d'une plus grande interconnectabilité de leurs qubits et d'une bonne précision générale des opérations et des mesures. . Si un tel concours devait avoir lieu maintenant, il n'est pas si clair quelle technologie gagnerait. On ne sait pas non plus quel est le meilleur pari pour un contrôle complet de 50 qubits de manière à ce que le calcul à usage général puisse être effectué, répondant aux questions que les gens veulent vraiment savoir (par opposition aux abstractions informatiques). Mais ce qui est clair, je pense, c'est que cette étape sera atteinte par l'une ou les deux voies, et cela se produira sur une échelle de temps de plusieurs années et non de plusieurs décennies. Ce que John Martinis et ses collègues ont fait, c'est montrer que l'approche du circuit supraconducteur est un concurrent très sérieux, et ils ont fait preuve d'une grande expertise et maîtrise pour surmonter de nombreux et graves défis techniques pour arriver aussi loin.

Il n'est (isolément) pas différent de votre ordinateur pudding.

Cependant, le contexte est très important. Il existe certains problèmes utiles que nous savons résoudre beaucoup plus rapidement sur un ordinateur quantique que sur un ordinateur classique. Ces problèmes sont hors de portée et ne seront probablement pas résolus avant 10 ou 20 ans (je suis plus pessimiste que la plupart, peut-être trop).

En attendant, des milliers de personnes dans le monde travaillent sur de nombreuses idées d'ordinateurs quantiques, supraconducteurs comme Google et IBM, mais aussi optiques de différents types avec des points quantiques, des sources de conversion descendante ou des centres de vacance d'azote. / p>

Ces différentes communautés ont des ordinateurs qui fonctionnent avec un matériel fondamentalement différent, il est donc difficile de les comparer les unes aux autres. Ce résultat Google indique plusieurs choses: (1) Cela montre qu'ils font des progrès. (2) Il s'agit de «montrer» comment ils font par rapport aux autres approches. Par exemple, les spécialistes de l'optique sont toujours à environ 8 qubits, tandis que les éléments supraconducteurs sont à 53. Ce n'est pas une comparaison utile (les deux machines sont trop différentes) mais cela n'empêchera pas les gens de se montrer.

La vraie histoire n'est pas la "suprématie quantique", c'est qu'ils ont un circuit de 53 qubits qui semble parfois fonctionner à moitié. (C'est là que les gens de l'optique se réjouissent, leurs trucs ont moins de qubits mais fonctionnent la plupart du temps.) Afin de «vendre» cette machine comme une étape intéressante sur le chemin de quelque chose d'utile, ils ont dû faire quelque chose avec ça.

Si je renverse cette tasse de pudding sur le sol, le motif exact forme est très chaotique et insoluble pour tout supercalculateur calculer. Mais je viens d'inventer un nouveau type d'ordinateur spécial: ce tasse de pudding. Et je vais faire le calcul en le renversant sur le sol et en observant le résultat. J'ai atteint la suprématie du pudding.

Vous avez raison. Mais seulement la moitié de l'histoire

L'autre moitié est que ce modèle de pudding renversé peut également être utilisé pour résoudre un problème mathématique qui est très utile et impossible à résoudre par un système conventionnel sans pudding. Il peut également être contrôlé pour résoudre le même problème de manière déterministe à tout moment. Si votre pudding renversé peut le faire, alors il gagne l'étiquette de suprématie sur l'ordinateur conventionnel

Le fait est que nous devons résoudre un problème par tous les moyens et méthodes aussi efficaces que possible, si le pudding renversé est un moyen complètement efficace de le faire, il régnerait la suprématie et nous ferons une machine à pudding et une usine de pudding pour résoudre problème

Maintenant, remplacez pudding par quantum