Jak mnozí z vás vědí, na podzim roku 2019 Google a IBM začali mezi sebou vést skutečnou konfrontaci: když zástupci společnosti Google vyhlásili svou „kvantovou nadřazenost“díky úspěšnému dokončení kvantového zpracování, IBM neočekávaně vzala obušek, což dokazuje schopnost jejich nového superpočítače provádět výpočty téměř se stejnou rychlostí a mnohem přesnější než kvantový počítač společnosti Google. Nebylo to poprvé, kdy někdo zpochybnil kvantové zpracování. V loňském roce navrhl Michel Dyakonov, teoretický fyzik na univerzitě v Montpellier ve Francii, mnoho teoretických důvodů, proč nikdy nebudou postaveny praktické kvantové superpočítače. Jak tedy víte, kdo má pravdu a kdo se mýlí?
Proč je vytváření superpočítačů ohroženo?
Kvantový počítač je nesmírně užitečným vynálezem při vytváření umělé inteligence budoucnosti, nových metod kryptografie a dokonce nových typů baterií. Navzdory všestrannosti jeho aplikace nemusí zařízení nikdy fungovat v plné síle. K tak malým povzbudivým závěrům přišel francouzský vědec Michel Dyakonov, který po mnoho let pracoval na implementaci kvantového zpracování dat. Vědec se domnívá, že vzhledem k nevyhnutelnosti náhodných chyb v hardwaru zařízení není pravděpodobné, že by skutečně byly vytvořeny skutečně užitečné kvantové počítače.
Abychom pochopili, proč může být vytváření superpočítačů nové generace ohroženo, musíme nejprve porozumět principům fungování tohoto výpočetního zařízení. Podle článku publikovaného na webu theconversation.com fungují moderní počítače při ukládání dat na principu binárního kódu, zatímco již vytvořená kvantová zařízení používají systém kvantových bitů nebo qubitů.
Qubits mají speciální vlastnosti: mohou existovat v superpozici, jak nula, tak jedna, zatímco jsou zapleteny mezi sebou, i když jsou ve značné vzdálenosti od sebe. Takové neobvyklé chování není spojeno se světem klasické fyziky, protože superpozice okamžitě zmizí, když experimentátor interaguje s kvantovým stavem.
Kvůli superpozici může kvantový počítač se 100 qubity současně představovat 2 100 řešení. U některých úkolů lze tento exponenciální paralelismus použít k vytvoření obrovské výhody ve výpočetní rychlosti. Existuje však další, užší přístup ke kvantovému zpracování, ve kterém se k urychlení optimalizačních problémů používají qubity. Například kanadské systémy D-Wave Systems vytvořily optimalizační systémy, které pro tento účel používají qubits, ačkoli někteří kritici tvrdí, že výsledné systémy nepůsobí lépe než klasické počítače.
Kvantové počítače od D-Wave Systems.
Propagační video:
Navzdory tomu společnosti a země investují obrovské částky peněz do kvantového počítání. Je známo, že Čína vybudovala nové kvantové výzkumné středisko v hodnotě 10 miliard amerických dolarů a Evropská unie vypracovala hlavní plán pro kvantový výzkum v hodnotě 1 miliardy eur nebo 1,1 miliardy dolarů. Nový zákon Spojených států o národní kvantové iniciativě počítá s vývojem kvantové informace ve výši 1,2 miliardy USD za pětileté období.
Schopnost crackovat šifrovací algoritmy je silným motivačním faktorem pro mnoho zemí po celém světě. Znalost šifrovacích systémů nepřítele by tak mohla přinést obrovskou výhodu ve inteligenci a současně by přispěla k novému základnímu výzkumu v oblasti fyziky, protože moderní experimentální systémy mají k dispozici pouze méně než 100 qubits. Abychom dosáhli užitečného výpočetního výkonu v superpočítači, pravděpodobně budeme potřebovat stroje se stovkami tisíc qubits. Aby zařízení fungovala správně, musí opravit všechny malé náhodné chyby v softwaru. V kvantovém počítači takové chyby nastávají kvůli nedokonalým prvkům obvodu a interakci qubits s jejich prostředím. Z těchto důvodů mohou qubity ztratit soudržnost doslova za zlomek vteřiny,což může vést k chybným výsledkům z počítače.
Jinými slovy, ačkoli kvantové superpočítače mají právo na existenci, správnost jejich výpočtů může být velkou otázkou. A co si myslíte, bude člověk jednoho dne schopen podrobit kvantové technologie?
Autor: Daria Eletskaya