Η IBM μόλις έκανε κάτι που με έκανε να πανηγυρίσω

Πρέπει να σου πω για κάτι που συνέβη στον κόσμο των κβαντικών υπολογιστών, και ειλικρινά; Είμαι λίγο ενθουσιασμένος.

Η IBM μαζί με ερευνητές του Πανεπιστημίου του Σικάγο ανακοίνωσαν ότι ο κβαντικός τους υπολογιστής έλυσε έναν υπολογισμό σε περίπου 15 λεπτά. Τον ίδιο υπολογισμό; Οι κλασικοί υπολογιστές θα χρειάζονταν ένα εξωφρενικό χρονικό διάστημα — τόσο μεγάλο που θα ήταν πρακτικά για πάντα.

Τι ακριβώς συνέβη;

Θυμάσαι τον όρο "κβαντική υπεροχή" πριν λίγα χρόνια, όταν η Google ισχυρίστηκε ότι πέτυχε κάτι ανάλογο; Εκείνο ήταν αμφιλεγόμενο. Οι επικριτές είπαν ότι αν και ο κβαντικός υπολογιστής έκανε κάτι που οι κλασικοί δεν μπορούσαν, το "πρόβλημα" που έλυσε δεν ήταν χρήσιμο για τίποτα. Ήταν basically εντυπωσιασμός.

Αυτό που κάνει την ανακοίνωση της IBM διαφορετική είναι η έννοια της "κβαντικής υπεροχής" — και νομίζω ότι αυτός είναι ο σωστός όρος. Δεν έκαναν απλά κάτι δύσκολο. Έκαναν κάτι δύσκολο ΚΑΙ άρχισαν να λύνουν το πρόβλημα της επαλήθευσης.

Το Πρόβλημα της Επαλήθευσης

Να ένα παράδοξο: όλη η ιδέα του κβαντικού υπολογισμού είναι να λύνει προβλήματα πολύ δύσκολα για κλασικούς υπολογιστές. Αλλά αν ένας κλασικός υπολογιστής δεν μπορεί να τα λύσει... πώς ξέρεις ότι η απάντηση του κβαντικού είναι σωστή;

Αυτό ήταν πονοκέφαλος για χρόνια. Μπορείς να τρέξεις έναν κβαντικό υπολογισμό, αλλά αν δεν έχεις τρόπο να ελέγξεις τη δουλειά, πώς ξέρεις ότι δεν βγάζει ασυναρτησίες;

Η ομάδα της IBM το πλησίασε έξυπνα. Δημιούργησαν μια μέθοδο που κρατάει το πρόβλημα αρκετά δύσκολο για να είναι γνήσια κβαντικό, αλλά προσθέτει αρκετή δομή ώστε να μπορούν να ελέγξουν αν υπήρξαν λάθη.

Ο καθηγητής Bill Fefferman από το Σικάγο είπε κάτι χαρακτηριστικό: "Η επαλήθευση παραμένει μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις για να εδραιωθεί πειραματικά το κβαντικό πλεονέκτημα." Και αυτό ακριβώς αντιμετώπισαν.

Διόρθωση Σφαλμάτων

Εδώ γίνεται πραγματικά εντυπωσιακό από τεχνικής άποψης.

Η ομάδα χρησιμοποίησε 70 λογικά qubits. Αν είσαι νέος στο θέμα, μπορεί να σκεφτείς "δεν είναι ένα qubit απλά ένα qubit;" — αλλά όχι. Αυτά δεν είναι ωμά, εύθραυστα qubits. Είναι λογικά qubits, που σημαίνει ότι έχουν κωδικοποιηθεί με έξυπνο τρόπο που προστατεύει τις κβαντικές πληροφορίες από σφάλματα και θόρυβο.

Σκέψου το έτσι: αντί να εμπιστεύεσαι ένα εύθραυστο αυγό, προσέχεις μια προσεκτικά τοποθετημένη ομάδα αυγών όπου το σύστημα μπορεί να ανιχνεύσει και να διορθώσει αν κάποιο ραγίσει.

Χρησιμοποιώντας αυτά τα 70 λογικά qubits, εκτέλεσαν πάνω από 2.400 δι-qubit λειτουργίες και σχεδόν 500 T gates. Είναι πολλά κβαντικά καμώματα. Και τα αποτελέσματα; Τα λογικά ποσοστά σφαλμάτων ήταν 10 φορές χαμηλότερα από τα υποκείμενα φυσικά ποσοστά σφαλμάτων.

Αυτό είναι τεράστιο. Σημαίνει ότι η διόρθωση σφαλμάτων λειτουργεί σε κλίμακα.

Τι σημαίνει αυτό πραγματικά;

Δεν θα προσποιηθώ ότι αυτό σημαίνει πως οι κβαντικοί υπολογιστές θα αντικαταστήσουν τον υπολογιστή σου. Είμαστε ακόμα στη φάση της έρευνας, και το "λύνω προβλήματα αδύνατα για κλασικούς υπολογιστές" είναι διαφορετικό από το "λύνω προβλήματα που βοηθούν την ανθρωπότητα."

Αλλά αυτό που με ενθουσιάζει είναι ότι βλέπουμε να χτίζονται τα θεμέλια. Ο Jay Gambetta της IBM είπε κάτι που μου έμεινε — "Είμαστε πλέον σταθερά στην εποχή του κβαντικού πλεονεκτήματος."

Νομίζω έχει δίκιο να είναι αισιόδοξος. Δεν φτιάχνουμε απλά κβαντικούς υπολογιστές που μπορούν να κάνουν δύσκολα πράγματα. Φτιάχνουμε τέτοιους που τα κάνουν αξιόπιστα, και — κρίσιμα — μπορούμε να επαληθεύσουμε ότι τα κάνουν σωστά.

Αυτή είναι η τριάδα: ταχύτητα, αξιοπιστία, εμπιστοσύνη.

Τα κυκλώματα και τα αποτελέσματα μοιράζονται δημόσια μέσω του Quantum Advantage Tracker, που σημαίνει ότι άλλοι ερευνητές μπορούν να τα μελετήσουν, να χτίσουν πάνω τους, και να προωθήσουν τον τομέα πιο γρήγορα.

Η Γνώμη μου

Ακολουθώ τον κβαντικό υπολογισμό για χρόνια, και υπάρχει πολύ "είναι πέντε χρόνια μακριά" ενέργεια γύρω του. Αλλά καμιά φορά, κάτι συμβαίνει που με κάνει να σκέφτομαι: ωχ, ναι, αυτό πραγματικά προχωράει.

Αυτό νιώθω σαν μία τέτοια στιγμή.

Ο συνδυασμός κλίμακας (70 λογικά qubits), απόδοσης (10x μείωση σφαλμάτων), και επαλήθευσης (πραγματικά μπορούμε να εμπιστευτούμε τα αποτελέσματα) — αυτό δεν είναι απλά σταδιακή πρόοδος. Είναι ουσιαστική πρόοδος.

Θα παρακολουθώ να δω τι έρχεται. Και ειλικρινά; Είμαι συγκρατημένα αισιόδοξος ότι επιτέλους βλέπουμε τον κβαντικό υπολογισμό να μεγαλώνει.