Mint sokan tudják, 2019 őszén a Google és az IBM valódi konfrontációt kezdett küzdeni: amikor a Google képviselői a kvantumszámítás sikeres befejezése miatt kijelentették a "kvantum fölényüket", az IBM váratlanul felvette a botot, bemutatva új szuperszámítógépe képességét szinte számítások elvégzésére. ugyanolyan sebességgel és sokkal pontosabban, mint a Google kvantumszámítógépe. Ez nem volt az első alkalom, amikor valaki megkérdezte a kvantumszámítást. Tavaly Michel Dyakonov, a franciaországi Montpellier Egyetem elméleti fizikusa számos elméleti indokot javasolt, hogy miért nem építenek gyakorlati kvantum-szuperszámítógépeket. Szóval honnan tudja, hogy kinek van igaza és kinek?
Miért van a veszélyben a szuperszámítógépek létrehozása?
A kvantumszámítógép rendkívül hasznos találmány a jövő mesterséges intelligenciájának, a kriptográfia új módszereinek és még az új típusú elemeknek a létrehozásában. Az alkalmazás sokoldalúságának ellenére a készülék soha nem működhet teljes erővel. Az ilyen kis biztató következtetésekhez Michel Dyakonov francia kutató jutott, aki évekig a kvantumszámítás megvalósításán dolgozott. A tudós úgy véli, hogy az eszköz hardverében a véletlenszerű hibák elkerülhetetlensége miatt valószínűleg nem használnak valóban hasznos kvantumszámítógépeket soha.
Annak megértése érdekében, hogy miért veszélyeztetheti az új generációs szuperszámítógépek létrehozását, először meg kell értenünk ennek a számítástechnikai eszköznek a működési elveit. A theconversation.com portálon közzétett cikk szerint a modern számítógépek az adatok tárolásakor a bináris kód elvén működnek, míg a már létrehozott kvantumberendezések kvantumbit vagy kviteket használnak.
A Qubitok különleges tulajdonságokkal rendelkeznek: szuperpozícióban létezhetnek, mind nulla, mind pedig egyek lehetnek, miközben összefonódnak egymással, még akkor is, ha jelentős távolságra vannak egymástól. Az ilyen szokatlan viselkedés nem kapcsolódik a klasszikus fizika világához, mivel a szuperpozíció azonnal eltűnik, amikor a kísérleti személy kölcsönhatásba lép a kvantumállapotmal.
A szuperpozíciónak köszönhetően a kvantum-számítógép 100 kvbittel egyszerre reprezentálhat 2100 megoldást. Bizonyos feladatoknál ez az exponenciális párhuzamosság felhasználható a számítási sebesség hatalmas előnyeinek létrehozására. Van azonban egy másik, szűkebb megközelítés is a kvantumszámításhoz, amelyben a kviteket használják az optimalizálási problémák felgyorsítására. Például a kanadai D-Wave Systems olyan optimalizáló rendszereket épített fel, amelyek ehhez a célhoz kviteket használnak, bár néhány kritikus szerint a kapott rendszerek nem teljesítenek jobban, mint a klasszikus számítógépek.
Kvantumszámítógépek a D-Wave Systems-től.
Promóciós videó:
Ennek ellenére a vállalatok és az országok hatalmas összegeket fektetnek be a kvantumszámításba. Ismert, hogy Kína új, 10 milliárd dollár értékű kvantumkutató központot épített, és az Európai Unió 1 milliárd euró vagy 1,1 milliárd dollár értékű kvantumkutatási főtervet dolgozott ki. Az Egyesült Államok új nemzeti kvantumügyi kezdeményezéséről szóló törvény 1,2 milliárd dollárt biztosít kvantuminformáció fejlesztésére ötéves időszakra.
A titkosítási algoritmusok feltörésének képessége erőteljes motiváló tényező sok ország számára szerte a világon. Így az ellenség titkosító rendszereinek ismerete hatalmas előnyt jelenthet az intelligencia területén, ugyanakkor hozzájárulhat a fizika új alapkutatásaihoz is, mivel a modern kísérleti rendszerekben csak kevesebb, mint 100 kvb áll rendelkezésre. Ahhoz, hogy egy szuperszámítógépen hasznos számítási teljesítményt érjünk el, valószínűleg több száz ezer kviteket tartalmazó gépekre lesz szükségünk. Annak érdekében, hogy az eszközök megfelelően működjenek, meg kell javítaniuk a szoftver minden véletlenszerű hibáját. Kvantumszámítógépben ilyen hibák a hibás áramköri elemek és a kviteknek a környezetükkel való kölcsönhatása miatt fordulnak elő. Ezen okok miatt a kvitek elveszíthetik koherenciájukat szó szerint egy másodperces részben,ami hibás eredményekhez vezethet a számítógépen.
Más szavakkal, bár a kvantum-szuperszámítógépeknek joguk van létezni, számításuk helyessége nagy kérdés lehet. És mit gondol, vajon képes-e valaki egy nap kvantumtechnológiákat alávetni?
Szerző: Daria Eletskaya