Nowy układ kwantowy Google Willow - rewolucja, ale z haczykiem? (film, 5m)
Film na kanale Fireship przedstawia przełomowe wydarzenia w dziedzinie obliczeń kwantowych, głównie skupiając się na superkomputerze El Capitan oraz nowym chipie kwantowym Willow firmy Google. El Capitan, największy superkomputer na świecie, wciąż działa na tradycyjnych zasadach, posiadając miliony rdzeni CPU i GPU, ale technologia kwantowa staje się coraz bardziej dominująca. Chip Willow, choć niewielki i mieszczący się w dłoni, może rozwiązywać określone problemy w czasie, który nieporównywalnie przewyższa możliwości El Capitana. Porównując, problem, który zajmuje Willow 5 minut, El Capitanowi zajmie niewyobrażalnie długie lata, co jest większe od wieku wszechświata. Takie zestawienie wywołuje zdumienie i fascynację, a jednocześnie pokazuje, jak daleko jesteśmy od praktycznego wykorzystania tej technologii.
Fireship zwraca również uwagę, że nie tylko USA prowadzi badania w dziedzinie obliczeń kwantowych. Chiny wprowadziły do użytku chip o rekordowej ilości 504 qubitów, co wywołało wiele emocji w sieci. Ludzie zaczęli zdać sobie sprawę, że takie potężne komputery mogą zagrażać bezpieczeństwu danych, ponieważ mogą łamać szyfry, które dotąd uznawano za niezwykle bezpieczne. W związku z tym film analizuje te zagrożenia, wyjaśniając jednocześnie, dlaczego pomimo tych postępów technologia kwantowa wciąż nie jest dostatecznie użyteczna.
W filmie omawiana jest również zasada działania komputerów kwantowych, które różnią się od klasycznych, opierających się na bitach. Komputery kwantowe używają qubitów, które mogą reprezentować jednocześnie 0 i 1, co pozwala im przeprowadzać obliczenia w sposób równoległy. Fireship wyjaśnia, że qubity mogą ulegać splątaniu, co jest inną, niezwykłą cechą tej technologii. Mimo złożoności tego systemu, qubity są bardzo wrażliwe na zakłócenia, co prowadzi do licznych błędów w obliczeniach. To stanowi poważne wyzwanie dla rozwoju komputerów kwantowych.
Wideo wprowadza nas w niektóre osiągnięcia chipa Willow, który może poprawić dokładność qubitów, a także wydłużyć ich czas przechowywania w stanie superpozycji do 100 mikrosekund. Mimo że chip ten ma jedynie 105 qubitów, już teraz potrafi wykonywać niektóre obliczenia znacznie szybciej niż komputery klasyczne. Pokazuje również, że przyzwyczajony do tradycyjnych obliczeń człowiek musi jeszcze poczekać na przełom w postaci obliczeń kwantowych, które mogą nastąpić, gdy liczba qubitów wzrośnie do około 2000.
Na koniec film zwraca uwagę na znaczenie niskiej stopy błędów w qubitach, co pozwoli na rozwój technologii kwantowej. W chwili pisania tego artykułu, film Fireship zgromadził ponad 1,6 miliona wyświetleń oraz 59,968 polubień. Publikacja ta przyciąga uwagę społeczności technologicznej i zachęca do dalszej debaty, zwłaszcza na temat przyszłych zastosowań komputerów kwantowych oraz potencjalnych zagrożeń z tym związanych.
Toggle timeline summary
-
Wprowadzenie do El Capitan, największego superkomputera na świecie.
-
Google ujawnia nowy chip kwantowy, Willow, który przewyższa El Capitan.
-
Willow może rozwiązywać niektóre problemy znacznie szybciej niż jakikolwiek klasyczny komputer.
-
Chiny ogłaszają również chip nadprzewodzący o pojemności 504 kubitów.
-
Dyskusja na temat implikacji obliczeń kwantowych.
-
Potencjalne korzyści i zagrożenia obliczeń kwantowych dla ludzkości.
-
Wprowadzenie do koncepcji działania obliczeń kwantowych.
-
Porównanie komputerów klasycznych z komputerami kwantowymi.
-
Wyjaśnienie kubitów i ich zdolności do reprezentacji wielu stanów.
-
Splecenie kubitów i jego znaczenie w obliczeniach kwantowych.
-
Wyzwania, przed którymi stoją komputery kwantowe, w tym wskaźniki błędów.
-
Chip Willow Google'a zawiera innowacje w zarządzaniu błędami kubitów.
-
Potencjał komputerów kwantowych do rozwiązywania problemów takich jak faktoryzacja liczb pierwszych.
-
Konieczność osiągnięcia określonej liczby kubitów w celu złamania systemów szyfrowania.
-
Obawy dotyczące wskaźników błędów w nowo powstających technologiach kwantowych.
-
Przegląd postępów w obliczeniach kwantowych od 2016 roku.
-
Promocja platformy daily.dev dla deweloperów.
-
Zakończenie i zaproszenie do dołączenia do społeczności deweloperów.
Transcription
This is the world's largest supercomputer, El Capitan, with over 1 million CPU cores and 10 million GPU cores at its disposal. Some might call it blazingly fast, but Google just unveiled a new quantum chip named Willow that can fit in the palm of your hand and solve certain problems septillions of times faster than this future dinosaur. To put that in perspective, a problem that takes Willow 5 minutes to compute would take El Capitan this many years. That's more years than the age of the universe. Even if you had an El Capitan supercomputer for every grain of sand on Earth, powered by a Dyson Sphere around the sun, it would still be many times slower than Willow. But the Americans aren't the only ones making breakthroughs in the quantum computing field. Just days ago, China introduced a record-breaking 504-qubit superconducting chip. After seeing this big number, people on the internet started freaking out because a computer this powerful could break unbreakable encryption algorithms and steal all those hock-to-a-tokens that you just yellowed your life savings into. But that's ignorant. By the end of this video, you'll understand how quantum computing actually works and why it still totally sucks as of today. It is December 10th, 2024, and we're watching The Code Report. On one hand, quantum computing could lead us to a utopia that unlocks fusion energy, artificial superintelligence, and immortality with nanorobot doctors. But it also poses an existential threat to humanity. Computing at this speed means that unbreakable encryption algorithms are suddenly rendered worthless. Any hacker with a quantum computer could instantly brute-force your RSA-encrypted communications on the internet. Or worse yet, crack your wallet's seed phrase and steal all your daddy tokens and NFTs. But despite Google and China making some big breakthroughs, this technology is still nowhere near being useful. To understand why, you first need to understand how quantum computing works. Classical computers, like the one you're using right now, rely on bits, binary 0s and 1s, to process information. Each bit represents a single state, like a light switch, and you can combine them together to do complex things, like stream this video around the world. Quantum computers also use 1s and 0s, but put them in something called a quantum bit, or qubit. The key difference, though, is that they can represent the quantum superposition of multiple 1s and 0s at the same time. Like, you can imagine a qubit as a box with a cat inside, and when you open it, there's a certain probability that the cat will be dead or alive, but you don't know until you open it. Mathematically, the equation looks like this, where a and b are probabilities, called amplitudes, that the qubit will collapse to a 0 or 1 when measured. And that means one qubit can represent a ton of information and compute in parallel. What's really weird, though, is that these qubits can become entangled, where the state of one qubit is directly related to the state of another, even though they're physically very far apart. And that weird behavior can be used to coordinate computations using quantum gates. They can do things like flip a qubit and create entanglement to provide a similar purpose to logic gates in classical computers, but do so by leveraging quantum mechanics magic. Sounds awesome, but the big problem is that qubits are extremely delicate, and they consistently produce errors, with some qubits having higher error rates than others. And that means they constantly need to deal with error correction to keep the thing stable. Not to mention, these chips need to be kept at temperatures near absolute zero to even work. So don't expect an Apple quantum phone anytime soon. Now, one thing that's special about Google's Willow chip is that it's able to find qubits with high error rates and reconfigure them on the fly, therefore reducing the overall error rate. And what's especially weird is that the error-corrected qubits get exponentially better as they get bigger, and Willow is the first chip to ever do that. Another big problem with qubits is that they need to be aroused into a state of superposition, and can only maintain that state for about 20 microseconds in the past. But on Willow, they've increased it by 5 times, up to 100 microseconds. That's still not a lot of time, but Google's next big milestone is to build a long-lived logical qubit. Willow only has 105 qubits, but can still perform certain calculations, like finding the prime factors in a large number, much faster than classical computers. Algorithms like Shor's have been around since the 90s to do this, but we've never had the quantum hardware to actually run them. In theory, when quantum computers get to around 2,000 qubits, they should be able to break widely-used encryption systems like RSA, using simple brute-force techniques that would take classical computers millions or billions of years currently. And what's scary is that the Chinese just released their own quantum chip with 504 qubits. That's impressive, but the real thing to watch here is the error rate. Once the error rate gets low enough, we'll hit that inflection point that allows quantum computers to scale up exponentially, and change the world in unimaginably good and bad ways. But this timeline has been all messed up since that fateful day on May 28th, 2016. And the best way to keep up as a developer is by hanging out with other developers on daily.dev, the sponsor of today's video. It's a completely free social platform that curates all the best developer content on the internet, and helps you connect with other like-minded people. Instead of scouring the bowels of Reddit for an update on your favorite JavaScript framework, you can rely on daily.dev to pull all the best content from over 1,000 top sources, to get all the best news, tutorials, and videos in one place. And when you install their highly-rated browser extension, staying up-to-date becomes an easy daily habit. Join over 1 million other developers on daily.dev by using my invite link on the screen. This has been The Code Report, thanks for watching, and I will see you in the next one.