Volgens een analyse van het Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) maakt de branch predictor van de AMD Ryzen processors gebruik van quantum principes om instructietakken beter te kunnen voorspellen. Dit zou de belangrijkste bijdrage geleverd hebben aan de significante prestatieverbeteringen die we hebben gezien in de processorserie.
Het is onduidelijk hoe de branch predictor precies werkt. Processorfabrikanten zijn vaak bijzonder schimmig over de precieze werkwijze van hun producten, en ook de analyse leverde niet veel technische details op. Wel was er duidelijk sprake van betere prestaties op het moment dat er quantum-vriendelijke berekeningen werden uitgevoerd. Ook een foto met een elektronen-microscoop liet volgens de wetenschappers enige aparte zaken zien bij de logische circuits, hoewel die helaas niet werd gepubliceerd in het artikel.
Een fout in branch prediction heeft een nogal grote penalty. De lengte van de pipeline moet doorlopen worden en dat kost heel wat klokslagen. Branch prediction op basis van klassieke principes werkt al heel erg goed, met hit rates van ruim 95%, maar de stappen van 1 procent leveren dus een disproportionele snelheidsboost op. Dit heeft een significant effect. Als we uitgaan van de IPC en multicore schaling die we tot nu toe hebben gezien, zal de 8-core Ryzen 7 1800X daarom bij quantum-geoptimaliseerde workloads korte metten maken met de aankomende 28-core Skylake-EX Xeon processor. Tegelijkertijd verklaart dit ook waarom Ryzen dan wel weer minder snel in games, omdat dat minder goed overweg kan met quantum principes.
Het is nog onbekend wat er zal gebeuren als de branch predictor de 100% accuraatheid haalt - maar dit zou kunnen leiden tot de creatie van een zwart gat door de extreme dichtheid van energie. Dit betekent ondanks zijn dreigende naam overigens niets meer dan dat licht niet kan ontsnappen aan de zwaartekracht van deze 'gaten', waardoor ze zwart lijken. Net zoals bij de kleine zwarte gaten die door de Large Hadron Collider gecreëerd werden, zijn deze echter zo klein dat ze onvoldoende zwaartekracht hebben om verdere materie in zich te trekken.
Als deze beweringen kloppen, dan is dit een ongekende technische innovatie. Tot dusver kunnen quantum computers alleen maar functioneren in een compleet geïsoleerde staat met temperaturen van ver onder de nul, omdat warmte, geluid of bijvoorbeeld stof kunnen leiden tot decoherentie van de quantum staat. Hiervoor zijn er enkele mogelijke oplossingen bedacht. Het is uiteraard niet zeker welke van deze de Ryzen processor zou gebruiken, maar de auteurs speculeren dat het een werkend model van quantum gravity is, de reconciliatie van quantum mechanica met de algemene relativiteitstheorie.
Het IEEE verwacht dat er in 2025 volwaardige quantum computers op de markt zullen komen. Vooral overklokkers zullen profijt hebben van quantum computers, aangezien deze door hun temperaturen dichtbij het absolute nulpunt ook bijzonder goed overklokbaar zouden moeten zijn.
Bron: IEEE Journal of Quantum Electronics
