Quantencomputer von Google: Forscher demonstrieren Überlegenheit

[Casurin]

AW: Quantencomputer von Google: Forscher demonstrieren Überlegenheit

Quanten-Computer sind zumindest für die Wissenschaft ein gewaltiger Schritt vorwärts.
Chemie, Physik, Meteorologie, Medizin, Materialwissenschaften usw - da können sie ungebremmst ihre Vorteile ausspielen.

Quantencumpter sind dort extrem gut wo es darum geht gewaltige Mengen an simplen Daten und Operationen zu durchforsten. Milliarden und Abermilliarden von permutation zu überprüfen.
mit 53 QBit entspricht ja eine Datenmenge von 2^53 Bit. Damit deckt man schon einiges ab was man simulieren möchte.
Nur sequenzielle Aufgaben, dedizierte Daten, Interaktionen oä geht mal so gar nicht - nicht möglich oder nur extrem langsam - als direkte Folge der Quantenmechanischen Grundlagen.


Für Spiele kann es durchaus irgend wann interessant werden. Nicht fürs normale Gameplay direkt sondern Sachen wie Physik-simulationen oder Lichteffekte. Nur dafür würde es wirklich hoch-temperatur Systeme benötigen (Hochtemperatur ala über 200°K sonst wird das mit dem PC nix). Das kann man getrost für unsere Generationen ausschließen.

Dir ist schon klar, dass wir hier auf einer PC-Games-Hardwareseite sind?

Anscheinen dir nicht - es geht um PCs, Games und Computer-Hardware - nicht nur um PC-Spiele und PC-Hardware.

mmm
Wenn man dann einen Quantencomputer hat der z.B. 106 Qubits hat; ist dieser dann auch unbedingt schneller?
Er kann dann 2 hoch 106 Zustände anstelle von 2 hoch 53 Zustände berechnen.
Mit ~Glück reichen die 2 hoch 53 Zustände und es käme dann in der selben Zeit zum selben Ergebniss?

Kommt drauf an. Wenn deine Problemgröße in sagen wir mal 2^36 bit passt dann bringts nichts. Bei 2^54 wärs schon ein großer Vorteil und bei allem über 2^60 ist es dann schlichtweg unmöglich klassisch oder mit 53 qbits zu berechnen.

Achso. Könnte man mit Hilfe von Quantencomputer auch das "P/N P - Problem" lösen?

Was genau meinst du damit?
"P=NP" is eine offene Frage, kein direktes Problem an sich. eine Probleme die als

Nein, du hast schon Recht, man könnte immer längere Keys machen. Deshalb liegt die "praktikable Schwelle" der Anzahl an Qbits eher in der Richtung Millionen bis Milliarden Qbits. Ein 2MB-Schlüssel ist dann eben doch recht unhandlich und wahrscheinlich eher unpraktikabel, an dieser Stelle hätte dann der QC "gewonnen".
gRU?; cAPS

so lange Schlüssel sind dann auch sehr langsam und Rechenaufwändig, machen aber für den Quantencomputer kaum einen unterschied - schon jetzt müsste man da in Richtung Gigabyte gehen um es einem Quantencomputer "schwer" (mehrere Sekunden) zu machen.

Kannst du bitte erläutern, wie du auf die Zahlen kommst? Außerdem muss man ja keinen Quantencomputer simulieren, sondern kann das Problem auf die konventionelle Art lösen. Dann braucht man auch nicht so viel Speicher, mit dem man eh nichts tut.

Weiß nicht von wem die Aussage kam, aber es wurde KEIN Quantencomputer simuliert.

 

[empy]

AW: Quantencomputer von Google: Forscher demonstrieren Überlegenheit

mit 53 QBit entspricht ja eine Datenmenge von 2^53 Bit.

Wenn ich es richtig verstanden habe entspricht das einer Problemgröße mit 53 Bit.

so lange Schlüssel sind dann auch sehr langsam und Rechenaufwändig, machen aber für den Quantencomputer kaum einen unterschied - schon jetzt müsste man da in Richtung Gigabyte gehen um es einem Quantencomputer "schwer" (mehrere Sekunden) zu machen.

Bis jetzt war den Konsens hier, von dem ich auch ausgehe, dass er korrekt ist, dass man nicht iterieren kann. Also braucht man pro Bit Schlüsselgröße auch ein QBit.

Weiß nicht von wem die Aussage kam, aber es wurde KEIN Quantencomputer simuliert.

Das war einen ganzen Post über meinem...

 

[bastian123f]

AW: Quantencomputer von Google: Forscher demonstrieren Überlegenheit

Sry für den Schmarrn Post: Wir können ja mal einen Quantencomputer in ein DAN A4 stecken und schauen mal wie viel Leistung der hat. Oh Schade. Da passt er ja mit Kühlung nicht rein

 

[icemanspirit]

AW: Quantencomputer von Google: Forscher demonstrieren Überlegenheit

Weiß nicht von wem die Aussage kam, aber es wurde KEIN Quantencomputer simuliert.

Dies ist im Kern richtig. Es wurde ein 2 Qubit Quantenschaltkreis simuliert.

Meine Formulierung hinsichtlich der Qubits von Google ist in dieser Hinsicht reichlich suboptimal. Der Quantencomputer den das Team von Google nutzte hat 53 Qubits. Wuerde man weitere hinzufuegen wuerde der Ansatz von IBM in sich zusammenbrechen.

Außerdem muss man ja keinen Quantencomputer simulieren, sondern kann das Problem auf die konventionelle Art lösen. Dann braucht man auch nicht so viel Speicher, mit dem man eh nichts tut.

Hier liegt ein leichtes Missverstaendnis vor. Das Konzept von "Quantum Supremacy" ist, dass es eine Klasse an Problemen gibt, die nicht auf klassischen Systemen simulierbar ist. In dem Sinne gibt es keinen konventionellen Ansatz. Die 250Pb an Speicher werden hier benoetigt, da man den gesamten Zustandsvektor des Quantenschaltkreises abspeichern muss. Daraufhin kann man mit einem speziellen Algorithmus, genannt "Schroedinger-Feynmann Algorithmus" die Zustaende mit brute-force aktualisieren. Entgegen Deiner Darstellung gibt es keinen Weg dies zu umgehen.

Die grossen Zahlen kommen von der exponentiellen Skalierung der Quantenzustaende im Chip, im Vergleich zu klassischen Systemen. Mit jedem weiteren Qubit waechst der zusaetzliche Systemspeicher, den man braucht um den Zustandsvektor abzulegen um einen Faktor von ca. 1,65.

Quellen:

IBM Blog Eintrag: On “Quantum Supremacy” | IBM Research Blog
Scott Aaronson's Kommentar zu den Ergebnissen: Shtetl-Optimized >> Blog Archive >> Quantum supremacy: the gloves are off

 

[Casurin]

AW: Quantencomputer von Google: Forscher demonstrieren Überlegenheit

Wenn ich es richtig verstanden habe entspricht das einer Problemgröße mit 53 Bit.

nein, genau deshalb sind Quanten-Computer ja "der heilige Gral" für die Wissenschafft - bei klassischen Bits wächst der Speicher additiv (linear), bei QBits multiplikativ (exponentiell).

Bis jetzt war den Konsens hier, von dem ich auch ausgehe, dass er korrekt ist, dass man nicht iterieren kann. Also braucht man pro Bit Schlüsselgröße auch ein QBit.

Das ist so nicht Richtig. Für Shor braucht man 2Qbit/bit da mit er in optimaler zeit läuft. Aber es geht auch mit weit weit weniger, entsprechend aufwändiger und langsamer.

4088459 - die höchste Zahl die bewiesener Maßen Faktorisiert wurde (es gibt angaben auch zu Zahlen im Bereich ~150 bits aber nicht mit kommerziell erhältlichen Lösungen) wurde mit 5 QBits berechnet - sprich nur knapp 1 QBit für 4 klassische bits.

 

[Captain-S]

AW: Quantencomputer von Google: Forscher demonstrieren Überlegenheit

Das Ergebnis war erstaunlicherweise 42.

 

[empy]

AW: Quantencomputer von Google: Forscher demonstrieren Überlegenheit

Hier liegt ein leichtes Missverstaendnis vor. Das Konzept von "Quantum Supremacy" ist, dass es eine Klasse an Problemen gibt, die nicht auf klassischen Systemen simulierbar ist.

Because the original meaning of the term “quantum supremacy,” as proposed by John Preskill in 2012, was to describe the point where quantum computers can do things that classical computers can’t, this threshold has not been met.

Das scheint hier aber nicht passiert zu sein. Wobei ich mich jetzt frage, ob gemeint ist, dass es Probleme sind, die theoretisch nicht lösbar sind oder Probleme, die praktisch nicht lösbar sind. Ich tippe auf jeden Fall mal auf ersteres und da werden sich wohl noch ein paar Leute ein passendes Problem ausdenken müssen.

They argue that, by commandeering the full attention of Summit at Oak Ridge National Lab, the most powerful supercomputer that currently exists on Earth—one that fills the area of two basketball courts, and that (crucially) has 250 petabytes of hard disk space—one could just barely store the entire quantum state vector of Google’s 53-qubit Sycamore chip in hard disk.

Wenn ich einen Quantencomputer aber simulieren kann, kann ich dann nicht theoretisch jedes Problem, das auf einem Quantencomputer lösbar ist, auch auf einem normalen Computer lösen? Ist damit die oben definierte Quantum Supremacy nicht hinfällig? Oder geht es doch um die Praxis? Kann ich mir irgendwie schwer vorstellen. Immerhin hat die Informatik ja bekannterweise so viel mit Computern zu tun wie die Astronomie mit Fernrohren.

Mit jedem weiteren Qubit waechst der zusaetzliche Systemspeicher, den man braucht um den Zustandsvektor abzulegen um einen Faktor von ca. 1,65.

OK, das ist schon mal irgendwie ziemlich unintuitiv. Ich finde die Zahl auch grade nicht in den Quellen. Hast du gerade grob im Kopf, wo die herkommt?

nein, genau deshalb sind Quanten-Computer ja "der heilige Gral" für die Wissenschafft - bei klassischen Bits wächst der Speicher additiv (linear), bei QBits multiplikativ (exponentiell).

OK, da melde ich mich mal ab, da bin ich definitiv nicht genug in der Materie. Wenn das wirklich so ist, stehen uns aber eklige Zeiten bevor.

 

[Casurin]

AW: Quantencomputer von Google: Forscher demonstrieren Überlegenheit

Wenn ich einen Quantencomputer aber simulieren kann, kann ich dann nicht theoretisch jedes Problem, das auf einem Quantencomputer lösbar ist, auch auf einem normalen Computer lösen? Ist damit die oben definierte Quantum Supremacy nicht hinfällig? Oder geht es doch um die Praxis? Kann ich mir irgendwie schwer vorstellen. Immerhin hat die Informatik ja bekannterweise so viel mit Computern zu tun wie die Astronomie mit Fernrohren.

Es gibt praktische und auch absolute grenzen für die Berechenbarkeit und Rechenleistung von klassischen Systemen. IBM kritisiert Google ja genau dafür - "Quantum Supremacy" ist eine Bezeichnung für den Punkt an dem Quanten-Computer Problemstellungen lösen können die für klassische Systeme praktisch unmöglich sind.
bei der derzeitigen Geschwindigkeit wird das wohl keine 30 Jahre mehr dauern bis ein Quanten-Computer mehr Information durchackert als ein klassischer Supercomputer mit der Größe der Erde theoretisch könnte. 2^56 Bit wurde auf klassischer Hardware Bereits demonstriert.
Die Erde hat ~3*10^51 Atome, sprich ~2^171 - egal wie effizient man einen Computer macht, auf 1 atom pro Bit kann man es nicht runter optimieren. Wenn ein Quanten-Computer mehr als 171 QBits effektiv nutzt ist das dann bereits mehrere Größenordnungen über dem was ein klassischer Computer kann. Und da es bereits die ersten Versuche mit QBit Zahlen in der Größenordnung gibt wage ich es durchaus zu behaupten das es nicht mehr lange dauern wird.

 

[Bevier]

AW: Quantencomputer von Google: Forscher demonstrieren Überlegenheit

Anscheinen dir nicht - es geht um PCs, Games und Computer-Hardware - nicht nur um PC-Spiele und PC-Hardware.

Und wieder einmal beweist du, dass du zwar eine gewisse Ahnung hast aber trotzdem rein garnichts verstehst. Also, das Selbe, wie immer und zu wirklich jedem Thema. Es wäre besser, wenn du es einfach lassen würdest, denn Sinnvolles kommt eh nicht dabei heraus...

 

[PCGH_Torsten]

AW: Quantencomputer von Google: Forscher demonstrieren Überlegenheit

Noch eine Anmerkung zu der Strategie hinter IBM's Reduktion der Simulationszeit auf Summit, >200Pf je nach Art der Rechnung, auf 2,5 Tage anstatt von 10k Jahren. Die Strategie ist in dessen gesamtes Filesystem die Qubits reinzuladen und dann mit einem brute-force Ansatz zu updaten. Das sind 250Pb!!

Haette Google statt 53 Qubits 55 Qubits simuliert, dann gaebe es diese Diskussion gar nicht. Aber effektiv sind wir in der Uebergangsphase, bis es nicht mehr moeglich ist mit klassischen Systemen dagegenzuhalten. Auf Grund der Skalierung des Simulationsraumes braeuchte man zum Beispiel 33 * 250Pb Speicher um 60 Qubit zu simulieren. I.e. IBM's Strategie hat klare Begrenzungen.

Addendum: Die Formuliering hinsichtlich der Qubits in Google's Experiment ist suboptimal. Google hat den Quantencomputer nicht simuliert, sondern einen Chip gebaut der in diesem Fall 53 Qubits hat. Dieser Chip wird dann genutzt um einen 2 Qubit Quantenschaltkreis zu simulieren.

Die Simulierung bezieht sich auf das konventionelle Vergleichsobjekt. Google hat die gleiche Operation einmal nativ mit QBits durchgeführt und einmal das Verhalten von QBits auf herkömmlicher Hardware approximiert. Damit ist der Leistungsvergleich nur für Probleme gültig, die sich nur auf Quantencomputer berechnen lassen. Aufgabenstellungen, für die es alternative Berechnungswege gibt (also per Definition alles, was heute auf Großrechnern ermittelt wird) lassen sich auf konventioneller Hardware auch um Größenordnungen schneller berechnen als im Google-Beispiel. Das Extrem-Gegenbeispiel wären, wie bereits beschrieben, exakte Operationen mit großen Zahlen, für die moderne (Super-)Computer konstruiert sind und die der Quantencomputer nur quälend langsam oder gar nicht durchführen kann.

Sry für den Schmarrn Post: Wir können ja mal einen Quantencomputer in ein DAN A4 stecken und schauen mal wie viel Leistung der hat. Oh Schade. Da passt er ja mit Kühlung nicht rein

Wärmeentwicklung und Kühlungsaufwand sind noch vertretbar. Zwar muss man mehrstufige Kompressorsysteme einsetzen (oder gleich vorverdichtete Kühlmittel verbrauchen) um die niedrigen Temperaturen zu erreichen, aber ein Großteil der Hardware dient allein der Isolierung, damit man wirklich nur die Abwärme des Quantencomputers und nicht die ganze Umgebung kühlen muss.

Quanten-Computer sind zumindest für die Wissenschaft ein gewaltiger Schritt vorwärts.
Chemie, Physik, Meteorologie, Medizin, Materialwissenschaften usw - da können sie ungebremmst ihre Vorteile ausspielen.

Quantencumpter sind dort extrem gut wo es darum geht gewaltige Mengen an simplen Daten und Operationen zu durchforsten. Milliarden und Abermilliarden von permutation zu überprüfen.
mit 53 QBit entspricht ja eine Datenmenge von 2^53 Bit. Damit deckt man schon einiges ab was man simulieren möchte.
Nur sequenzielle Aufgaben, dedizierte Daten, Interaktionen oä geht mal so gar nicht - nicht möglich oder nur extrem langsam - als direkte Folge der Quantenmechanischen Grundlagen.

Eigentlich sind gerade einfache Operationen mit großen Datensätzen denkbar unpassend. Dafür braucht es vor allem schnelle Lade- und Speichervorgänge und hier sind Quantencomputer deutlich im Nachteil. Exakte Ergebnisse wie sie einem Teil dieser Disziplinen verlangt werden, beherrschen Quantencomputer ebenfalls nicht. Stattdessen sind sie optimal für Probleme, die sich nur mittels Permutation lösen lassen. Also kleine Datensätze, deren Inhalte alle miteinander agieren könnten und man möchte die wahrscheinlichste/beste/... Kombination ermitteln. So etwas erfordert sehr viele Berechnungen, ausgehend von den immer gleichen Daten, und am Ende eine Auswertung der zahlreichen Ergebnisse. Beim Handlungsreisenden-Problem oder Code-Dechriffierung haben Quantencomputer also einen extremen Vorteil, aber schon bei einer Klimasimulation wird es schwierig. Zwar spielen auch dort viele, chaotische Interaktionen eine Rolle, aber ein konventioneller Supercomputer berechnet die meisten Kombinationsmöglichkeiten erst gar nicht, weil sie praktisch unmöglich sind.