Google tudi uradno naznanil kvantno premoč, pri IBMu ugovarjajo

Po tem, ko je pred mesecem ušla infomacija, da naj bi Googlovim inženirjem uspel dokaz tako imenovane "kvantne premoči", so v družbi uspeh najavili tudi uradno. V glavnem konkurentu, IBMu, skušajo medtem pomen dogodka zmanjšati.

Kvantni računalniki so eno poglavitnih področij razvoja računalništva, saj obetajo reševanje nekaterih sort računskih problemov, ki so za današnje - klasične - stroje prezahtevni. Pri delovanju izrabljajo mestoma hudo neintuitivna pravila kvantne fizike. Njihova osnovna enota informacije tako ni bit, temveč kubit: kvantna superpozicija vrednosti nič in ena, kar po domače povedano pomeni, da ima hkrati vrednosti nič in ena, dokler na njem ne izvedemo meritve. Smisel pa je naslednji: v gruči pravilno povezanih kubitov je mogoče v enem urinem ciklu izvesti operacijo na vseh hkrati, kar pomeni neslutene računske pospeške, saj zmogljivost takšnega stroja narašča eksponentno s številom uporabnih kubitov.

Obstajajo pa presneto dobri razlogi, zakaj v okrog štirih desetletjih, odkar so se te naprave konceptualno rodile, še vedno niso tudi praktično uporabne. Kot prvo je izgradnja samih kubitov v fizičnem smislu izjemno zahteven izziv, saj so močno občutljivi na motnje, ki hitro porušijo superpozicijo in uničijo izračune. Trenutni rekorder iz Googlovih laboratorijev ima tako zgolj 72 kubitov. In kot drugo: tudi snovanje algoritmov zanje je težka naloga, saj je treba probleme prirediti tako, da bomo ob meritvah kubitov dobili prave izračune. Zato doslej sploh še nismo našli primerne naloge, v kateri bi kvantni računalnik nesporno prehitel klasičnega, čemur popularno pravimo kvantna premoč (quantum supremacy). Nič več.

Pred petimi tedni so v Financial Timesu udarili z novico, da so pridobili dokument, v katerem Google trdi, da mu je naposled uspel dokaz kvantne premoči. Za hip je bil objavljen na Nasini spletni strani in hitro umaknjen, ne Google ne NASA (ki je pri podvigu sodelovala) pa izpusta nista želela komentirati, čeprav je prišlo do govoric, da se lahko nadejamo "objave v eni od glavnih znanstvenih publikacij". Danes so inženirji to tudi zares storili s pregledano objavo v Nature.

Pri podvigu so uporabili 54-kubitno mašino z imenom Sycamore, ki uporablja kubite na osnovi superprevodnih zank. Algoritem so sestavili okrog predvidevanja vrednosti, ki jih izvrže kvantni generator naključnih števil. Zaradi narave naloge je bil nato zanimiv izziv rezultate preveriti in primerjati z delovanjem klasičnih računalnikov. To so storili s preračunavanjem manjših vzorcev in vrednosti ekstrapolirali. Tako so prišli do sklepa, da bi klasični prvak, superračunalnik Summit v Oak Ridge National Laboratoryju, za rešitev potreboval 10.000 let, medtem ko jo je Sycamore premlel v zgolj 200 sekundah.

Prav v drugi del dokaza, se pravi preračunavanje v klasičnem smislu, so se vtaknili v poglavitnem konkurentu, IBMu. V ponedeljek so kar preventivno objavili trditev, da bi Summit v resnici nalogo izvedel v dveh dneh in pol. Toda ta objava še ni pregledana (peer review), pa tudi sicer bi trditev o kvantni premoči obstala - le da bi bila kanec manj navdušujoča.

V Googlu se medtem ne pustijo motiti; Sundar Pichai je dogodek vehementno primerjal s poletom bratov Wright (vir z omejenim dostopom), medtem ko ga drugod strokovnjaki primerjajo s prvim izpisom "Hello World!" Treba je povedati, da ima sam algoritem trenutno zelo omejeno vrednost, bi pa bil lahko v prihodnje vseeno tudi praktično uporaben, saj bomo kvantni generator naključnih števil izkoriščali pri šifriranju. V glavnem pa dogodek na krajši rok ne pomeni pretresov, saj bomo do zares uporabnih naprav bržkone prišli šele čez desetletje. Njegova glavna kratkoročna korist bo privabljanje virov financiranja za podjetja in raziskovalne skupine s tega področja.