Tại sao khoảnh khắc 'Sputnik' của Google không phải là từ cuối cùng trong uy quyền lượng tử
So sánh thành tích tính toán của Google với các mốc trong quá khứ của lịch sử loài người có thể khiến bạn hiểu sai về lý do tại sao nó lại quan trọng và nơi nó có thể dẫn chúng ta đến.
Vào ngày 17 tháng 12 năm 1903, tại Kitty Hawk, NC, Orville Wright đã đáp chuyến bay trong Flyer 1, chiếc máy bay mà anh đã chế tạo cùng với anh trai Wilbur. Mười hai giây và một lần hạ cánh gập ghềnh sau đó, chuyến đi của anh đã kết thúc và thời đại không khí đã bắt đầu.
Nhưng nếu bạn là một người đọc báo điển hình vào thời điểm đó, bạn có thể không nhận thấy rằng bất cứ điều gì lịch sử đã xảy ra. Một bài báo được đăng tải rộng rãi về chuyến bay của các Wrights đã thận trọng với tiêu đề của Trông Trông giống như một thành công và được coi là tin tức thú vị. Nhưng nó không xác định chuyến đi ngắn ngủi của Orville là một khoảnh khắc mang tính bước ngoặt đối với con người. Thậm chí một vài năm sau đó, một câu chuyện khác đã mô tả các Wrights chỉ đơn thuần là những người phát minh ra cỗ máy bay thành công nhất đã xuất hiện cho đến nay.
Tôi đã nghĩ về sự tiếp nhận bị tắt tiếng vào tháng 10 khi Google xuất bản một bài nghiên cứu nói rằng nhóm nghiên cứu của họ ở Goleta, Calif. Đã sử dụng một máy tính lượng tử thử nghiệm, với bộ xử lý có tên là Sycamore, xác thực để thực hiện công việc tạo số ngẫu nhiên trong 200 giây điều đó sẽ mất ngay cả siêu máy tính thông thường nhanh nhất 10.000 năm để hoàn thành. Bằng cách đó, các nhà khoa học của Google tuyên bố, họ đã đạt được ưu thế lượng tử, mà đã xây dựng một hệ thống lượng tử có khả năng hoàn thành một nhiệm vụ mà các máy tính truyền thống chỉ đơn giản là không thể thực hiện được trừ khi bạn sẵn sàng đợi đến năm 12019 để có kết quả . Những người theo dõi lượng tử đã chờ đợi một khoảnh khắc như vậy trong nhiều năm và từ lâu đã đưa lên Anh em nhà Wright khi nói về nó (đây là một ví dụ từ năm 2009).
Nhưng vào thời điểm Google chính thức tuyên bố thành tựu của mình, đã bị rò rỉ một tháng trước đó , đối thủ điện toán lượng tử của IBM, IBM đã tranh luận rằng thời điểm tối cao của lượng tử chưa đến. Công ty siêu máy tính IBM 200 petaflop tiên tiến được lắp đặt tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, công ty cho biết, có thể thực hiện nhiệm vụ điểm chuẩn của Google chỉ trong hai ngày rưỡi. Không nơi nào nhanh bằng Sycamore nhưng đủ nhanh để trở thành một sự thay thế hợp lý.
[Ảnh: lịch sự của Google]
Đánh giá sự khác biệt về quan điểm của Google và IBM là một nhiệm vụ không thực tế đối với những người trong chúng ta, những người không tình cờ trở thành những nhà khoa học máy tính tài giỏi. Nhưng vẫn đáng suy nghĩ về toàn bộ ý tưởng của Lượng tử tối cao và cách nó tương đương với những khoảnh khắc xác định trong tiến trình công nghệ, hay không. Tôi đã trải qua quá trình kể từ khi tôi tham dự một sự kiện báo chí mà Google tổ chức tại địa điểm Goleta của nó như một phần của thông báo tháng Mười.
Một chút chi tiết kỹ thuật: Khi thảo luận về uy quyền lượng tử, có hai loại máy tính cần xem xét. Các máy tính cổ điển của Vương quốc Anh bao gồm tất cả mọi thứ dựa trên số máy và số không truyền thống, từ UNIVAC 1 năm 1956 đến điện thoại thông minh trong túi của bạn cho đến các siêu máy tính mạnh nhất hiện nay. Ngược lại, máy tính lượng tử khai thác hoàn toàn các khái niệm, vật lý và công nghệ khác nhau, với khối xây dựng cơ bản là một bit lượng tử, hoặc qubit, có thể đại diện cho một, một hoặc cả hai cùng một lúc. Điều đó mang lại cho họ tiềm năng để thực hiện các nhiệm vụ tính toán đầy tham vọng với tốc độ mà không máy tính cổ điển nào có thể sánh được.
Ngay cả khi bạn mua vào lập trường của IBM rằng siêu máy tính của nó có thể đã thực hiện bài kiểm tra điểm chuẩn của Google trong hai ngày rưỡi thay vì 10.000 năm, thì việc Sycamore của Google hoàn thành nó chỉ trong 200 giây sẽ khiến bạn thèm muốn tiềm năng của máy tính lượng tử. Nhưng chính cụm từ tối cao về lượng tử, có một tính hữu hạn thay đổi theo thời gian đối với nó, như thể đạt được nó sẽ ngay lập tức mở ra thời kỳ kết thúc cho các máy tính cổ điển. Thí nghiệm của Google ở Santa Barbara, ngay cả khi được đánh giá dưới ánh sáng thuận lợi nhất có thể, đã không làm điều đó. Như lời nhắc nhở của IBM đã chỉ ra một cách đúng đắn, tương lai có nhiều khả năng liên quan đến các máy tính cổ điển và lượng tử hoạt động song song.
SPUTNIK CŨNG KHÔNG LÀM ĐƯỢC GÌ NHIỀU. NÓ VÒNG QUANH TRÁI ĐẤT VÀ PHÁT RA TIẾNG BÍP.
GOOGLE HARTMUT NEVEN
Và như lời giải thích ban đầu của giáo sư Caltech John Preskill, người đã đặt ra thuật ngữ và phổ biến nó trong một bài báo có ảnh hưởng năm 2012 , uy quyền lượng tử không phải là về một điểm uốn mà là một kỷ nguyên mà trong đó, chúng ta sẽ có thể thực hiện các nhiệm vụ với sự kiểm soát hệ thống lượng tử vượt xa những gì có thể đạt được với các máy tính kỹ thuật số thông thường, ông viết. Toàn bộ mục tiêu của nghiên cứu máy tính lượng tử tại Google, IBM và các nơi khác là chế tạo máy tính vượt trội trong các nhiệm vụ không phải là máy tính cổ điển và có ý nghĩa thay đổi thế giới, chẳng hạn như mô hình hóa các phân tử phức tạp.
Ngược lại, bài tập số ngẫu nhiên của Google tương đối trần tục, ngoại trừ phần chỉ mất 200 giây. Tại sự kiện của Google, Sergio Boixo, trưởng nhóm lý thuyết của dự án, đã gọi nó là chương trình 'Hello World' cho máy tính lượng tử, tương đương với bài tập lập trình siêu đơn giản mà các lập trình viên thường thực hiện bằng ngôn ngữ mới chỉ để xác nhận rằng mọi thứ đang làm việc như mong đợi. Đây là điều đầu tiên chúng tôi muốn thử, anh ấy giải thích.
Sự liên tục của tiến trình điện toán lượng tử, được phác thảo bởi Marissa Giustina của Google tại sự kiện báo chí của nó. [Ảnh: Harry McCracken]
(Sau đó, một lần nữa, nó hoàn toàn không phải là một bài tập chứng minh khái niệm: Hartmut Neven, người lãnh đạo nỗ lực lượng tử của Google và chủ trì sự kiện báo chí, chỉ ra rằng sự ngẫu nhiên thực sự chưa bao giờ là một sở trường của máy tính cổ điển, và có thể có các ứng dụng hữu ích cho khả năng tính toán lượng tử để tạo ra số lượng lớn các số ngẫu nhiên có thể chứng minh được.)
Mặc dù Google đang tuyên bố giải thưởng tối cao về lượng tử cho chính mình, nhưng họ thừa nhận rằng vẫn còn rất nhiều công việc trước khi máy lượng tử sẵn sàng áp dụng rộng rãi. Đối với một điều, máy tính lượng tử hiện tại dễ bị lỗi. Tại sự kiện, Marissa Giustina, một thành viên của nhóm phần cứng, đã sử dụng bảng trắng để vạch ra một mốc thời gian cho thấy ngày nay chưa đến nửa chừng khi máy tính lượng tử chịu lỗi, sửa lỗi là một thực tế chính thống.
Cuối cùng, máy tính lượng tử của Google không nên bị đánh giá bởi liệu nó có làm cho các phương pháp điện toán thay thế trở nên lỗi thời hay không, hơn là liệu chúng ta có bị ám ảnh về việc liệu Wrights có giết chết khinh khí cầu hay không. Trong câu chuyện hay của Cade Metz về tính toán Sycamore trên tờ New York Times , nhà khoa học máy tính Scott Aaronson của Đại học Texas đã so sánh nó với chuyến bay Kitty Hawk của Wrights, ông nói rằng đã chứng minh rằng điểm mà anh em đang cố gắng thực hiện mặc dù máy bay của họ chưa phải là một phương tiện giao thông thực tế. Nó đã làm. Và đó là lý do tại sao Wilbur và Orville là những huyền thoại và những đối thủ thành đạt như Glenn Curtis thì không.
[Ảnh: lịch sự của Google]
Tại sự kiện của Google ở Goleta, Neven đã đưa ra một song song khác liên quan đến con người chinh phục bầu trời: Sự ra mắt Sputnik 1 của Liên Xô , vệ tinh nhân tạo đầu tiên, vào năm 1957. vấn đề điểm chuẩn bị tranh chấp này, nó không làm được gì cả, 'ông nói. Sputnik cũng không làm được gì nhiều. Nó vòng quanh trái đất và kêu bíp. Tuy nhiên, đó là sự khởi đầu của thời đại vũ trụ.
Mặc dù không thể phủ nhận sự thật, nhưng điều đó không rõ ràng vào năm 1957. Các tờ báo Hoa Kỳ đã chú ý đến sự ra mắt của Sputnik nhưng có xu hướng cố định xem người Nga có định sử dụng công nghệ mới của họ để theo dõi Mỹ và / hoặc thả bom vào đó hay không. Chỉ khi Hoa Kỳ phản ứng với Sputnik bằng cách nghiêm túc chiếm không gian thì mọi chuyện mới hiểu rõ tại sao Sputnik lại quan trọng đến vậy và đó không phải là về Sputnik mà là những gì tiếp theo.
Hiện tại, ám chỉ lịch sử mà tôi thấy hấp dẫn nhất là Aaronson của UT được thực hiện trong một bài đăng trên blog của mình . Nhai lại trên tài liệu nghiên cứu của Google và phản ứng của IBM với nó, ông kết luận rằng IBM có khả năng đúng rằng nó có thể phù hợp với kết quả Sycamore của Google trên siêu máy tính tốt nhất của nó. Nhưng ông vẫn thấy thành tựu của Google là lịch sử. Và khi ông đưa lên tàu đổ bộ mặt trăng Apollo 11 năm 1969 , người ta không nói rằng Google đã loại bỏ một thứ tương tự như thế nhưng để nói rằng uy quyền lượng tử hoàn toàn không giống như vậy:
Ngay từ đầu, rõ ràng uy quyền lượng tử sẽ không phải là một cột mốc như mặt trăng hạ cánh một thứ gì đó đạt được trong một khoảnh khắc, và sau đó mọi người đều rõ ràng. Nó sẽ giống như diệt trừ bệnh sởi: nó có thể đạt được, sau đó tạm thời không được chăm sóc, sau đó đạt được lại. Theo định nghĩa, uy quyền lượng tử [là] tất cả về việc đánh bại một thứ gì đó, cụ thể là tính toán cổ điển, và sau này, ít nhất là trong một thời gian, có thể chống trả.
Rất ít tiến bộ của con người đã từng đạt được trong một phút, và sau đó. . . rõ ràng cho mọi người mọi lúc. Vì vậy, thật tuyệt vời khi tạm biệt thời gian của chúng tôi trước khi đánh giá toàn bộ tác động của tập thể dục của Google và đánh giá cao nó ngay cả khi chúng ta chưa bước vào thời đại khi điện toán lượng tử sẵn sàng thống trị tối cao.
Vào ngày 17 tháng 12 năm 1903, tại Kitty Hawk, NC, Orville Wright đã đáp chuyến bay trong Flyer 1, chiếc máy bay mà anh đã chế tạo cùng với anh trai Wilbur. Mười hai giây và một lần hạ cánh gập ghềnh sau đó, chuyến đi của anh đã kết thúc và thời đại không khí đã bắt đầu.
Nhưng nếu bạn là một người đọc báo điển hình vào thời điểm đó, bạn có thể không nhận thấy rằng bất cứ điều gì lịch sử đã xảy ra. Một bài báo được đăng tải rộng rãi về chuyến bay của các Wrights đã thận trọng với tiêu đề của Trông Trông giống như một thành công và được coi là tin tức thú vị. Nhưng nó không xác định chuyến đi ngắn ngủi của Orville là một khoảnh khắc mang tính bước ngoặt đối với con người. Thậm chí một vài năm sau đó, một câu chuyện khác đã mô tả các Wrights chỉ đơn thuần là những người phát minh ra cỗ máy bay thành công nhất đã xuất hiện cho đến nay.
Tôi đã nghĩ về sự tiếp nhận bị tắt tiếng vào tháng 10 khi Google xuất bản một bài nghiên cứu nói rằng nhóm nghiên cứu của họ ở Goleta, Calif. Đã sử dụng một máy tính lượng tử thử nghiệm, với bộ xử lý có tên là Sycamore, xác thực để thực hiện công việc tạo số ngẫu nhiên trong 200 giây điều đó sẽ mất ngay cả siêu máy tính thông thường nhanh nhất 10.000 năm để hoàn thành. Bằng cách đó, các nhà khoa học của Google tuyên bố, họ đã đạt được ưu thế lượng tử, mà đã xây dựng một hệ thống lượng tử có khả năng hoàn thành một nhiệm vụ mà các máy tính truyền thống chỉ đơn giản là không thể thực hiện được trừ khi bạn sẵn sàng đợi đến năm 12019 để có kết quả . Những người theo dõi lượng tử đã chờ đợi một khoảnh khắc như vậy trong nhiều năm và từ lâu đã đưa lên Anh em nhà Wright khi nói về nó (đây là một ví dụ từ năm 2009).
Nhưng vào thời điểm Google chính thức tuyên bố thành tựu của mình, đã bị rò rỉ một tháng trước đó , đối thủ điện toán lượng tử của IBM, IBM đã tranh luận rằng thời điểm tối cao của lượng tử chưa đến. Công ty siêu máy tính IBM 200 petaflop tiên tiến được lắp đặt tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, công ty cho biết, có thể thực hiện nhiệm vụ điểm chuẩn của Google chỉ trong hai ngày rưỡi. Không nơi nào nhanh bằng Sycamore nhưng đủ nhanh để trở thành một sự thay thế hợp lý.
[Ảnh: lịch sự của Google]
Đánh giá sự khác biệt về quan điểm của Google và IBM là một nhiệm vụ không thực tế đối với những người trong chúng ta, những người không tình cờ trở thành những nhà khoa học máy tính tài giỏi. Nhưng vẫn đáng suy nghĩ về toàn bộ ý tưởng của Lượng tử tối cao và cách nó tương đương với những khoảnh khắc xác định trong tiến trình công nghệ, hay không. Tôi đã trải qua quá trình kể từ khi tôi tham dự một sự kiện báo chí mà Google tổ chức tại địa điểm Goleta của nó như một phần của thông báo tháng Mười.
Một chút chi tiết kỹ thuật: Khi thảo luận về uy quyền lượng tử, có hai loại máy tính cần xem xét. Các máy tính cổ điển của Vương quốc Anh bao gồm tất cả mọi thứ dựa trên số máy và số không truyền thống, từ UNIVAC 1 năm 1956 đến điện thoại thông minh trong túi của bạn cho đến các siêu máy tính mạnh nhất hiện nay. Ngược lại, máy tính lượng tử khai thác hoàn toàn các khái niệm, vật lý và công nghệ khác nhau, với khối xây dựng cơ bản là một bit lượng tử, hoặc qubit, có thể đại diện cho một, một hoặc cả hai cùng một lúc. Điều đó mang lại cho họ tiềm năng để thực hiện các nhiệm vụ tính toán đầy tham vọng với tốc độ mà không máy tính cổ điển nào có thể sánh được.
Ngay cả khi bạn mua vào lập trường của IBM rằng siêu máy tính của nó có thể đã thực hiện bài kiểm tra điểm chuẩn của Google trong hai ngày rưỡi thay vì 10.000 năm, thì việc Sycamore của Google hoàn thành nó chỉ trong 200 giây sẽ khiến bạn thèm muốn tiềm năng của máy tính lượng tử. Nhưng chính cụm từ tối cao về lượng tử, có một tính hữu hạn thay đổi theo thời gian đối với nó, như thể đạt được nó sẽ ngay lập tức mở ra thời kỳ kết thúc cho các máy tính cổ điển. Thí nghiệm của Google ở Santa Barbara, ngay cả khi được đánh giá dưới ánh sáng thuận lợi nhất có thể, đã không làm điều đó. Như lời nhắc nhở của IBM đã chỉ ra một cách đúng đắn, tương lai có nhiều khả năng liên quan đến các máy tính cổ điển và lượng tử hoạt động song song.
SPUTNIK CŨNG KHÔNG LÀM ĐƯỢC GÌ NHIỀU. NÓ VÒNG QUANH TRÁI ĐẤT VÀ PHÁT RA TIẾNG BÍP.
GOOGLE HARTMUT NEVEN
Và như lời giải thích ban đầu của giáo sư Caltech John Preskill, người đã đặt ra thuật ngữ và phổ biến nó trong một bài báo có ảnh hưởng năm 2012 , uy quyền lượng tử không phải là về một điểm uốn mà là một kỷ nguyên mà trong đó, chúng ta sẽ có thể thực hiện các nhiệm vụ với sự kiểm soát hệ thống lượng tử vượt xa những gì có thể đạt được với các máy tính kỹ thuật số thông thường, ông viết. Toàn bộ mục tiêu của nghiên cứu máy tính lượng tử tại Google, IBM và các nơi khác là chế tạo máy tính vượt trội trong các nhiệm vụ không phải là máy tính cổ điển và có ý nghĩa thay đổi thế giới, chẳng hạn như mô hình hóa các phân tử phức tạp.
Ngược lại, bài tập số ngẫu nhiên của Google tương đối trần tục, ngoại trừ phần chỉ mất 200 giây. Tại sự kiện của Google, Sergio Boixo, trưởng nhóm lý thuyết của dự án, đã gọi nó là chương trình 'Hello World' cho máy tính lượng tử, tương đương với bài tập lập trình siêu đơn giản mà các lập trình viên thường thực hiện bằng ngôn ngữ mới chỉ để xác nhận rằng mọi thứ đang làm việc như mong đợi. Đây là điều đầu tiên chúng tôi muốn thử, anh ấy giải thích.
Sự liên tục của tiến trình điện toán lượng tử, được phác thảo bởi Marissa Giustina của Google tại sự kiện báo chí của nó. [Ảnh: Harry McCracken]
(Sau đó, một lần nữa, nó hoàn toàn không phải là một bài tập chứng minh khái niệm: Hartmut Neven, người lãnh đạo nỗ lực lượng tử của Google và chủ trì sự kiện báo chí, chỉ ra rằng sự ngẫu nhiên thực sự chưa bao giờ là một sở trường của máy tính cổ điển, và có thể có các ứng dụng hữu ích cho khả năng tính toán lượng tử để tạo ra số lượng lớn các số ngẫu nhiên có thể chứng minh được.)
Mặc dù Google đang tuyên bố giải thưởng tối cao về lượng tử cho chính mình, nhưng họ thừa nhận rằng vẫn còn rất nhiều công việc trước khi máy lượng tử sẵn sàng áp dụng rộng rãi. Đối với một điều, máy tính lượng tử hiện tại dễ bị lỗi. Tại sự kiện, Marissa Giustina, một thành viên của nhóm phần cứng, đã sử dụng bảng trắng để vạch ra một mốc thời gian cho thấy ngày nay chưa đến nửa chừng khi máy tính lượng tử chịu lỗi, sửa lỗi là một thực tế chính thống.
Cuối cùng, máy tính lượng tử của Google không nên bị đánh giá bởi liệu nó có làm cho các phương pháp điện toán thay thế trở nên lỗi thời hay không, hơn là liệu chúng ta có bị ám ảnh về việc liệu Wrights có giết chết khinh khí cầu hay không. Trong câu chuyện hay của Cade Metz về tính toán Sycamore trên tờ New York Times , nhà khoa học máy tính Scott Aaronson của Đại học Texas đã so sánh nó với chuyến bay Kitty Hawk của Wrights, ông nói rằng đã chứng minh rằng điểm mà anh em đang cố gắng thực hiện mặc dù máy bay của họ chưa phải là một phương tiện giao thông thực tế. Nó đã làm. Và đó là lý do tại sao Wilbur và Orville là những huyền thoại và những đối thủ thành đạt như Glenn Curtis thì không.
[Ảnh: lịch sự của Google]
Tại sự kiện của Google ở Goleta, Neven đã đưa ra một song song khác liên quan đến con người chinh phục bầu trời: Sự ra mắt Sputnik 1 của Liên Xô , vệ tinh nhân tạo đầu tiên, vào năm 1957. vấn đề điểm chuẩn bị tranh chấp này, nó không làm được gì cả, 'ông nói. Sputnik cũng không làm được gì nhiều. Nó vòng quanh trái đất và kêu bíp. Tuy nhiên, đó là sự khởi đầu của thời đại vũ trụ.
Mặc dù không thể phủ nhận sự thật, nhưng điều đó không rõ ràng vào năm 1957. Các tờ báo Hoa Kỳ đã chú ý đến sự ra mắt của Sputnik nhưng có xu hướng cố định xem người Nga có định sử dụng công nghệ mới của họ để theo dõi Mỹ và / hoặc thả bom vào đó hay không. Chỉ khi Hoa Kỳ phản ứng với Sputnik bằng cách nghiêm túc chiếm không gian thì mọi chuyện mới hiểu rõ tại sao Sputnik lại quan trọng đến vậy và đó không phải là về Sputnik mà là những gì tiếp theo.
Hiện tại, ám chỉ lịch sử mà tôi thấy hấp dẫn nhất là Aaronson của UT được thực hiện trong một bài đăng trên blog của mình . Nhai lại trên tài liệu nghiên cứu của Google và phản ứng của IBM với nó, ông kết luận rằng IBM có khả năng đúng rằng nó có thể phù hợp với kết quả Sycamore của Google trên siêu máy tính tốt nhất của nó. Nhưng ông vẫn thấy thành tựu của Google là lịch sử. Và khi ông đưa lên tàu đổ bộ mặt trăng Apollo 11 năm 1969 , người ta không nói rằng Google đã loại bỏ một thứ tương tự như thế nhưng để nói rằng uy quyền lượng tử hoàn toàn không giống như vậy:
Ngay từ đầu, rõ ràng uy quyền lượng tử sẽ không phải là một cột mốc như mặt trăng hạ cánh một thứ gì đó đạt được trong một khoảnh khắc, và sau đó mọi người đều rõ ràng. Nó sẽ giống như diệt trừ bệnh sởi: nó có thể đạt được, sau đó tạm thời không được chăm sóc, sau đó đạt được lại. Theo định nghĩa, uy quyền lượng tử [là] tất cả về việc đánh bại một thứ gì đó, cụ thể là tính toán cổ điển, và sau này, ít nhất là trong một thời gian, có thể chống trả.
Rất ít tiến bộ của con người đã từng đạt được trong một phút, và sau đó. . . rõ ràng cho mọi người mọi lúc. Vì vậy, thật tuyệt vời khi tạm biệt thời gian của chúng tôi trước khi đánh giá toàn bộ tác động của tập thể dục của Google và đánh giá cao nó ngay cả khi chúng ta chưa bước vào thời đại khi điện toán lượng tử sẵn sàng thống trị tối cao.
Nhận xét
Đăng nhận xét