En kvantdator kan ha löst ett problem på några minuter som skulle ta den snabbaste konventionella superdatorn mer än 10, 000 år. Ett utkast till en uppsats av Google -forskare som beskriver prestationen som läckt ut de senaste dagarna, sätta igång en lavin av nyhetsbevakning och spekulationer.

Även om forskningen ännu inte har blivit granskad av forskare-den slutliga versionen av papperet förväntas dyka upp snart-om det hela checkar ut skulle det representera "den första beräkningen som bara kan utföras på en kvantprocessor."

Det låter imponerande, men vad betyder det?

Quantum computing:grunderna

För att förstå varför kvantdatorer är en stor grej, vi måste gå tillbaka till det konventionella, eller digital, datorer.

En dator är en enhet som tar in, utför en sekvens av instruktioner, och ger en utgång. I en digital dator, dessa ingångar, instruktioner och utdata är alla sekvenser av 1s och 0s (individuellt kallade bitar).

En kvantdator gör samma sak, men det använder kvant bitar, eller qubits. Om en bit bara tar ett av två värden (1 eller 0), en qubit använder kvantmekanikens komplexa matematik, ger en rikare uppsättning möjligheter.

Att bygga kvantdatorer kräver fenomenal teknik. De måste isoleras för att säkerställa att ingenting stör qubits känsliga kvanttillstånd. Det är därför de förvaras i vakuumkammare som innehåller färre partiklar än yttre rymden, eller i kylskåp kallare än någonting i universum.

Men samtidigt, du behöver ett sätt att interagera med qubits för att utföra instruktioner om dem. Svårigheten med denna balansakt innebär att kvantdatorernas storlek har vuxit långsamt.

Dock, när antalet qubits som är anslutna tillsammans i en kvantdator växer, det blir exponentiellt mer komplicerat att efterlikna sitt beteende med en digital dator. Att lägga till en enda qubit till din kvantdator kan fördubbla den tid det skulle ta en digital dator att utföra likvärdiga beräkningar.

När du får upp till 53 qubits - det är så många som finns i Sycamore -chipet som används av Google -forskarna - kan kvantdatorn snabbt utföra beräkningar som skulle ta våra största digitala datorer (superdatorkluster) tusentals år.

Vad är kvantöverlägsenhet?

Kvantdatorer kommer inte att vara snabbare än digitala datorer för allt. Vi vet att de kommer att vara bra på att faktorisera stora siffror (vilket är dåliga nyheter för onlinesäkerhet) och simulera vissa fysiska system som komplexa molekyler (vilket är goda nyheter för medicinsk forskning). Men i många fall har de ingen fördel, och forskare räknar fortfarande ut exakt vilka beräkningar de kan påskynda och hur mycket.

Quantum supremacy var namnet på den hypotetiska punkten vid vilken en kvantdator kunde utföra en beräkning som ingen tänkbar digital dator skulle kunna utföra på rimlig tid.

Google -forskarna verkar nu ha utfört en sådan beräkning, även om själva beräkningen vid första anblicken är oinspirerande.

Uppgiften är att utföra en sekvens av slumpmässiga instruktioner på kvantdatorn, sedan ut resultatet av att titta på dess qubits. För ett tillräckligt stort antal instruktioner, detta blir väldigt svårt att efterlikna med en digital dator.

Användbara kvantdatorer fortfarande inte i sikte

Tanken om kvantöverlägsenhet är populär eftersom den är en greppbar milstolpe - en värdefull valuta inom det mycket konkurrenskraftiga området för kvantberäkningsforskning.

Googles prestation är tekniskt imponerande eftersom det krävde full programmerbarhet på 53-qubit-chipet. Men den utförda uppgiften utformades specifikt för att demonstrera kvantöverlägsenhet, och inget mer. Det är inte känt om en sådan enhet kan utföra andra beräkningar som en digital dator inte också kan göra. Med andra ord, detta signalerar inte ankomsten av kvantberäkning.

En användbar kvantdator för allmänt bruk kommer att behöva vara mycket större. Istället för 53 qubits, det kommer att krävas miljoner. (Strängt talat, det kommer att kräva tusentals nästan felfria qubits, men att producera dem kommer att innebära miljontals bullriga qubits som de i Google -enheten.)

Allstädes närvarande kvantberäkning är fortfarande tillräckligt långt borta för att ett försök att förutsäga när det kommer att ske och vilka användbara uppgifter det så småningom kommer att användas för är ett recept på förlägenhet eftersom historien lär oss att oförutsedda applikationer kommer att blomstra när tillgång till nya verktyg blir tillgängligt.

Ett nytt verktyg för vetenskap

Ur vetenskaplig synvinkel, framtiden för kvantberäkning är nu mycket mer spännande.

Å ena sidan, kvantberäkning står inför. På samma sätt kan utgångarna från tidiga digitala datorer verifieras med handberäkningar, utmatningarna från kvantdatorer har hittills verifierats av digitala datorer.

Detta är inte längre fallet. Men det är bra, för nu ger dessa nya enheter oss nya vetenskapliga verktyg. Bara att köra dessa enheter ger exotisk fysik som vi aldrig har stött på i naturen. Simulering av kvantfysik i denna nya regim kan ge ny insikt inom alla vetenskapsområden, hela vägen från mer detaljerade förståelser av biologiska processer till undersökning av de möjliga effekter som kvantfysik har på rymdtiden.

Kvantberäkning representerar ett grundläggande skifte som nu pågår. Det som är mest spännande är inte vad vi kan göra med en kvantdator idag, men de oupptäckta sanningarna kommer att avslöja i morgon.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.