지구상에서 가장 비싼 기술

양자 컴퓨터는 지구상에서 가장 비싼 기술입니다. 그들의 성공은 기술 문명이 얼마나 풍부한지를 직접적으로 측정하는 것으로 충분합니다.

부는 사용 가능한 탄소 중립 에너지로 측정됩니다. (지금 탄소를 계산하지 않으면 나중에 계산해야 합니다.)

무어의 법칙은 양자 컴퓨터에서는 작동하지 않습니다.

이 아이디어는 양자 물리학자이자 응용 수학자이자 기업가인 Guillaume Verdon과 함께 Lex Fridman의 팟캐스트 클립을 시청한 후 나에게 떠올랐습니다.

솔직히 말해서 고전 컴퓨터는 그리스도 이전에 고대에 처음 발명되었습니다. 그러나 실용적인 목적을 위해 1947년 Bell Labs에서 트랜지스터가 발명되면서 세계 무대에 본격적으로 등장했습니다. 트랜지스터의 발명으로 무어의 법칙이 등장했다.

“ 무어의 법칙은 집적 회로(IC)의 트랜지스터 수가 약 2년마다 두 배로 증가한다는 관찰입니다 .” – Wikipedia. 이 법칙은 1965년 Gordon Moore에 의해 제기되었으며 1975년부터 현재까지 정확해졌습니다.

그것은 참으로 법이다. 그러나 클래식 컴퓨터의 경우.

왜?

인공 지능과 마찬가지로 인간 사용자가 사용하는 고전적인 컴퓨터는 가능한 한 작은 엔트로피 모델을 사용하여 우주의 엔트로피 과정의 주요 세부 사항을 인코딩하려는 시스템입니다.

계산이란 우주의 상태(자연적으로 발생하든 추상적 수학적 세계에서 발생하든지 또는 어디에서든 발생함)를 표현하고 시뮬레이션에서 해당 프로세스 변경 중 하나를 실행하는 것입니다. 이를 수행하는 데 사용할 수 있는 에너지가 적을수록 좋습니다.

더 작은 트랜지스터는 더 적은 에너지를 사용하며 고맙게도 무어의 법칙에 따라 이러한 기본 계산 단위인 트랜지스터가 아래와 같은 전구 크기의 투박한 설정에서 엄청나게 줄어드는 것을 볼 수 있습니다.

IBM의 2나노미터 칩 기술을 크게 확대한 이미지입니다. 그것은 이상한 동물의 치아 공식을 엑스레이로 촬영한 것 같습니다.

위 이미지의 각 트랜지스터는 대략 원자 5개의 크기이며 칩에 있는 500억 개의 트랜지스터는 손톱 하나에 들어갈 수 있습니다.

이 모든 소형화는 기본적으로 약간의 정보를 표현하는 데 많은 에너지나 재료가 필요하지 않았기 때문에 가능했습니다. 49년 전 고든 무어(Gordon Moore)가 그의 법칙을 가정했을 때 우리는 그것을 몰랐습니다. 지금은 그렇습니다.

그러나 정보의 논리적 큐비트를 표현하려면 많은 에너지와 재료가 필요합니다. 이것이 바로 양자 컴퓨터가 무어의 법칙에 따라 확장되지 않는 이유입니다.

필요한 큐비트 수가 증가함에 따라 필요한 에너지로 인해 이러한 양자 계산을 실행하는 데 드는 비용은 지구 전체의 실제 탄소 중립 GDP 성장에 맞춰 증가할 가능성이 높습니다.

하지만 큐비트는 차갑습니다. 에너지가 많이 필요하다는 게 무슨 뜻인가요?

이론적으로 양자 계산은 기존 계산보다 에너지를 덜 소비합니다. 에너지 변화는 가역적이기 때문에 이론적으로 제로 에너지에서 양자 계산을 실행할 수 있습니다!

이론적으로는 여전히 우리가 입력하는 에너지는 결코 출력되지 않습니다. 예를 들어, NAND 게이트라고 불리는 고전적인 계산의 기본 논리 게이트는 다음과 같습니다.

A, B라는 2비트의 정보가 들어가고 1비트의 정보만 나가는 것을 볼 수 있습니다.

Landauer가 정보가 에너지라는 것을 보여주었기 때문에 이는 고전 컴퓨터가 에너지를 낭비한다는 것을 보여줍니다.

NAND 게이트의 양자 버전은 Tofolli 게이트라고 하며 아래에 나와 있습니다.

3개의 에너지 입력으로 3개의 에너지 출력이 제공됩니다.

에너지 낭비가 없습니다.

하지만 잠깐만요, 3개의 큐비트 입력이 필요하지만 기존의 경우에는 2비트만 필요합니다. 이미 우리는 평소보다 더 많은 것이 필요하다는 것을 알 수 있습니다.

자연을 시뮬레이션하는 것은 물질적으로나 에너지적으로 매우 비쌉니다.

입력에 더 많은 에너지 펄스가 필요한 것은 양자 컴퓨터를 사용할 때 에너지 예산의 표면에 흠집조차 나지 않습니다. 문제는 우리가 시뮬레이션하는 것보다 수백만 배 더 큰 인공 자연을 사용하여 자연을 시뮬레이션하고 있다는 것입니다.

초전도 큐비트를 생각해 보세요. "회전하는" 전자와 같은 자연 큐비트는 대부분의 우주선의 영향으로부터 양자 상태를 견딜 수 있을 만큼 매우 작은 것이지만, 초전도 큐비트는 우리가 쉽게 제어할 수 있는 인공 회전 전자처럼 동작합니다. 단점은 수백만 개의 우주선이 그것들을 매우 명확하게 본다는 것입니다. 그리고 그들은 그들을 때렸습니다.

그것은 외부 소음의 한 형태일 뿐입니다. 이는 우리에게 비용이 들고 계속 비용이 들게 될 것입니다.

우리는 양자 시스템에서 우주선과 같은 에너지 잡음을 차단하기 위해 많은 에너지가 필요하며 앞으로도 계속 필요할 것입니다.

Mr. Guillaume이 설명했듯이, 우리의 비밀은 잡음이 있는 시스템의 코드의 오류 정정 코드를 구축하는 것이며, 이는 결국 잡음이 없는 시스템(일반적인 경우)을 제공합니다. 그러나 이로 인해 시스템이 더 커지고 냉각을 위한 예산이 더 커집니다.

열은 외부 소음의 두 번째 형태입니다. 우리가 처음으로 이야기를 나눴어야 했어요. 회전하는 전자의 비유를 다시 살펴보면, 궤도에 편안하게 자리잡은 열을 전달하는 적외선 신호는 전자의 회전을 방해할 만큼 전자와 충돌하는 일이 거의 없습니다.

전자는 핵에 정전기적으로 결합되어 있으며 해당 전자가 다른 전자와 궤도를 공유하는 경우 두 전자는 본질적으로 얽혀 있으며 다시 안정적인 구성에서 스핀아웃을 방해하기가 더 어렵습니다.

셋째, 우리가 에너지 비용으로 인해 그렇게 많은 고통을 겪는 이유는 측정을 통해 양자 상태를 추적하는 데 매우 많은 양의 에너지가 필요하기 때문입니다.

자연은 측정을 하지 않지만 우리는 측정을 합니다. 따라서 우리는 자연 시뮬레이션에 정보(측정)를 추가하고 있습니다. 따라서 더 많은 에너지가 필요합니다(Landauer를 기억하세요).

측정은 또한 Heisenberg의 불확정성 원리에 따라 입자의 위치와 운동량에 영향을 미치는 양자 시스템에 불필요한 에너지를 도입합니다. 또한 중첩된 양자 상태의 파동 함수를 많은 상태 중 하나로 축소하는 것은 비록 무작위이긴 하지만 우리에게 해당 상태의 숨겨진 변수에 대한 정확히 0의 정보를 제공하는 데 도움이 되지 않습니다.

이것은 의사 무작위성인 고전 컴퓨터가 흉내내는 것이 아니라 진정한 무작위성입니다. 우리의 고전적인 무작위화 알고리즘은 모두 의사 무작위입니다.

아인슈타인은 이것에 대해 불평했습니다 .

따라서 우리는 일반적으로 양자 상태의 확률 분포를 파악하기 위해 여러 번 반복 측정을 수행해야 합니다. 즉, 양자 상태를 조금씩 움직이거나 오류를 완화하는 방법을 배우려면 이러한 반복된 초기화와 측정을 "샷"이라고 하며 일반적으로 수천 개가 필요합니다. . 그들은 모두 많은 에너지를 소비합니다. 그러므로 돈.

더 큰 예산이 필요해

여기 당신을 위한 법이 있습니다.

"향후 20년 동안 2년마다 확인하면 큐비트는 트랜지스터보다 계산을 위해 실행하는 데 계속 더 많은 비용이 들 것입니다."

자금은 기하급수적으로 늘어나고 있지만 지금까지 보여줄 수 있는 최고 수준은 433큐비트 입니다. 그러나 우리는 속도를 늦출 여유가 없습니다. 우리는 가까워졌습니다.

현재로서는 양자 컴퓨터의 발전은 양자 컴퓨팅에 대한 자금 증가에 맞춰 계속 성장할 것이지만 수익은 0이 될 것이며, 기존 컴퓨팅이 본선에 도달한 것과 같은 방식으로 본전을 이루지는 못할 것입니다. 큐비트에 대한 일종의 무어의 법칙이 있습니다.

확실히 열악한 큐비트에서 더 나은 큐비트로 이동하는 학습 곡선이 있으며 이 곡선은 에너지 비용을 줄여 예산 제약을 발생시킵니다. 그러나 가장 낮은 한계에서 자연 모델의 완벽한 시뮬레이션을 실행하는 데는 큰 시간이 소요될 것이며 일괄적으로 기존 계산을 수행하는 것보다 결코 저렴하지 않을 것입니다.

고전적인 컴퓨터는 자연에 근접한 것일 수도 있지만, 자연에 근접시키면 우리가 훨씬 더 멀리 갈 수 있다는 것을 보여줍니다.

그러나 한계에 부딪힌 근사치를 벗어나기 위해서는 때때로 현실을 비판적으로 살펴보아야 하기 때문에 그에 대한 대가를 지불할 수 있어야 합니다. LIGO와 같은 대형 양자 컴퓨터 시스템은 11억 달러의 비용이 들지만 맑은 밤하늘을 보고 중력파를 보려면 비용을 지불해야 합니다. 아무리 영리하게 구축되었더라도 기존의 계산 시스템은 LIGO에서 진행되는 모든 것을 인코딩할 수 없습니다.

E/acc 운동은 옳습니다. 인류는 Kardashev 척도의 사다리 위로 더 많은 단계에 도달해야 합니다. 우리는 현재 사용하는 것보다 수백 배 더 많은 사용 가능한 무탄소 에너지를 소비할 수 있어야 합니다. 이 에너지는 양자 계산을 포함한 모든 것에 대한 진정한 비용을 지불하며, 기술이 수익성 있는 데스크톱 양자 PC를 만드는 데 충분하지 않을 수 있지만 양자 컴퓨터는 가끔씩 우리가 예상하지 못한 현실에 대한 시각을 제공할 것입니다. 세상에 대한 우리의 관심을 다시 불러일으키는 관점입니다.

따라서 양자 계산 모델을 통해 자연을 시뮬레이션하는 힘을 결코 발견하지 못한 경우보다 인류와 고전적인 계산 근사치를 진정한 위대함에 더 가까이 다가갈 수 있도록 도와주세요.

비록 그것이 지구상에서 가장 비싼 기술일지라도.

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PS >> 양자 계산을 실행하는 데 비용이 많이 들기 때문에 미래의 양자 컴퓨터가 이메일을 해킹할 것이라는 두려움은 근거가 없습니다. 소셜 해킹은 이메일, 양자 컴퓨터를 해킹하는 더 저렴한 방법으로 남을 것입니다. 그리고 당신의 비밀번호가 PASSWORD라면 양자 컴퓨터를 비난하지 마세요.