Komputery kwantowe to tylko kwestia czasu. Google stoi na czele innowacji w tym obszarze – gigant technologiczny z Kalifornii niedawno ogłosił stworzenie procesora, który może potencjalnie zrewolucjonizować cały przemysł informatyczny.
Kwantowa supremacja
Kwantowe systemy obliczeniowe są owocem połączenia dwóch największych technologicznych rewolucji ubiegłego wieku: postępu informatycznego i rozwoju mechaniki kwantowej. Przeprowadzając obliczenia oparte na zasadach mechaniki kwantowej zamiast logiki binarnej, zyskujemy możliwość wykonania zadań, które do tej pory były nieosiągalne.
Bity kontra kubity
Binarna technologia polega na tym, że bit może mieć wartość 1 lub 0 – nic poza tym. Przewaga bitów kwantowych, zwanych też kubitami wynika z tego, że mogą pozostać w stanie “niezdecydowanym”, czyli zawierać równocześnie i 1 i 0. Dzięki temu każdy kubit niesie za sobą znacznie więcej informacji.
Eksperyment
Istotnym celem w dążeniu do stworzenia uniwersalnego komputera kwantowego jest zdefiniowanie najprostszego zadania obliczeniowego, które przekracza kompetencje klasycznych komputerów. Odnalezienie tej granicy “kwantowej supremacji” jest kluczowym krokiem na drodze do stworzenia potężnych i użytecznych procesorów – takie zadanie postawiło przed sobą Google.
Aby potwierdzić niekwestionowaną przewagę kwantowych rozwiązań nad binarnymi, trzeba było zaprojektować obliczeniowy eksperyment, którego poziom skomplikowania będzie stopniowo rósł. Eksperci z Google mieli do dyspozycji najszybszy superkomputer Summit (stworzony przez IBM) oraz swój własny kwantowy procesor.
Procesor Sycamore od Google
Sycamore to 53-kubitowy procesor kwantowy, który podczas eksperymentu zdołał obliczyć odwrócony rachunek prawdopodobieństwa – wygenerował ciąg losowych cyfr i zweryfikował, czy faktycznie są one maksymalnie przypadkowe. Zajęło mu to zaledwie 200 sekund, podczas gdy superkomputer Summit oparty na obecnie powszechnych technologiach potrzebowałby na finalizację tego procesu około 10 000 lat.
Wiele osób zaakceptowało ten wynik jako prawidłowy dowód na osiągnięcie kwantowej supremacji. Ale fakt, że Summit mógłby wykonać to obliczenie, choć znacznie wolniej, pozostawia niektórych naukowców w niepewności. Niemniej jednak trudno nie przyznać, że przewaga, jaką Sycamore wykazał nad Summitem jest imponująca.
Zastosowanie kwantowych komputerów
Powodzenie tego eksperymentu dowodzi możliwości praktycznego zastosowania komputerów kwantowych w przemyśle, technologiach, czy w zaawansowanym uczeniu maszynowym. Jednocześnie przedstawiciele projektu z Google zastrzegli, że czeka nas jeszcze długa droga, zanim uda się wkomponować kwantowe obliczenia w codzienne życie.
Komputer kwantowy Sycamore jest programowalny i w teorii może obliczać algorytmy kwantowe o szerokim zastosowaniu. Grupa inżynierów Google nie ustaje w wysiłkach, by wykorzystać swoją technologię w symulacjach kwantowej fizyki i chemii, a także, by zaaplikować kubity w procesie budowania AGI, czyli zaawansowanej sztucznej inteligencji (ang. Artificial General Intelligence).
Czytaj na naszym blogu o chatbotach opartych na sztucznej inteligencji.
Plany na przyszłość
Sycamore na pewno dowiódł już swojej użyteczności w randomizacji, która jest bardzo cennym zasobem w naukach informatycznych. Kwantowa randomizacja to zupełnie nowy standard losowości – zwłaszcza gdy tak jak w tym przypadku, następuje autoweryfikacja numerów, która certyfikuje doskonałą kwantową przypadkowość. Testy tego algorytmu nadal są w toku – być może już w najbliższych miesiącach usłyszymy o jego pierwszych zastosowaniach w przemyśle informatycznym.
W poszerzaniu kompetencji swojego kwantowego komputera Google liczy na pomoc naukowców. Planuje udostępnić kwantowe procesory akademickim badaczom oraz korporacjom, które będą zainteresowane poszukiwaniem nowych dróg rozwoju dla tej technologii. Jak sami deklarują:
“Kreatywni naukowcy są najlepszym motorem innowacji – teraz gdy mamy nowe zasoby obliczeniowe, liczymy na to, że zmotywujemy wielu badaczy do wynalezienia czegoś użytecznego.”
Brakuje jeszcze algorytmów, które byłyby przystosowane do kwantowych procesorów. Jednak era kwantowych komputerów widnieje już na horyzoncie i nie ma wątpliwości, że przyspieszy rozwój naszej cywilizacji na niespotykaną dotąd skalę.
