No i stało się! IBM właśnie zmieniło zasady gry w obliczeniach kwantowych

Muszę wam opowiedzieć o tym, co właśnie wydarzyło się w świecie komputerów kwantowych. Szczerze mówiąc? Jestem tym lekko podekscytowany.

IBM wspólnie z naukowcami z Uniwersytetu Chicagowskiego ogłosił, że ich komputer kwantowy rozwiązał pewne obliczenia w około kwadrans. Ta sama operacja? Klasyczne komputery potrzebowałyby na to czasu, który można śmiało nazwać nieskończonością.

No więc jak to nazwać? Supremacja? Przewaga? Coś trzeciego?

Pamiętacie pewnie zamieszanie wokół "supremacji kwantowej", kiedy to Google ogłosiło swój sukces? Problem polegał na tym, że choć komputer kwantowy zrobił coś, z czym klasyczne maszyny sobie nie radziły, to "problem" który rozwiązał, nie był tak naprawdę nikomu potrzebny. Taka akademicka hobbystyczna sztuczka.

Tymczasem to, co ogłosił IBM, to zupełnie inna para butów. Mówią o "przewadze kwantowej" i moim zdaniem to właściwe określenie. Nie dość, że zrobili coś trudnego, to jeszcze udało im się rozwiązać kwestię weryfikacji. Ale o tym za chwilę...

Problem weryfikacji, czyli jak ufać komputerowi kwantowemu?

Tu pojawia się dość zaskakujący paradoks: cały sens kwantowych obliczeń polega na rozwiązywaniu problemów zbyt trudnych dla zwykłych komputerów. Ale jeśli klasyczny komputer nie jest w stanie tego rozwiązać... skąd wiemy, że kwantowa maszyna podała prawidłową odpowiedź?

To było prawdziwe utrapienie dla całej dziedziny. Możesz przeprowadzić obliczenia kwantowe, ale jeśli nie masz żadnego sposobu, żeby sprawdzić wynik, skąd wiesz, że nie wyszło głupstwo?

Zespół IBM podszedł do tego sprytnie. Opracowali metodę, która utrzymuje problem wystarczająco trudny, żeby był prawdziwie kwantowy (klasyczne komputery nadal się z nim męczą), ale jednocześnie dodaje tyle struktury, że można faktycznie wykryć, czy podczas obliczeń wkradły się błędy.

Profesor Bill Fefferman z Uniwersytetu Chicagowskiego ujął to trafnie: "Weryfikacja pozostaje jednym z największych wyzwań w ostatecznym ustanowieniu eksperymentalnej przewagi kwantowej." I właśnie z tym się zmierzyli.

Magia korekcji błędów

A tutaj robi się naprawdę imponująco od strony inżynieryjnej.

Zespół operował przy użyciu 70 kubitów logicznych. Jeśli jesteś w tym temacie nowy, możesz pomyśleć: "czekaj, kubit to kubit, nie?" — a jednak nie. To nie są surowe, niestabilne kubity. To kubity logiczne, co oznacza, że zostały zakodowane w sprytny sposób, który pomaga chronić informację kwantową przed błędami i szumem.

Pomyśl o tym jak o tym: zamiast polegać na jednym delikatnym jajku, obserwujesz starannie zorganizowaną grupę jajek, gdzie system potrafi wykryć i naprawić, jeśli któreś się stłucze.

Używając tych 70 kubitów logicznych, przeprowadzili ponad 2400 operacji dwukubitowych i prawie 500 bramek T. To sporo kwantowych akrobacji. I rezultaty? Wskaźniki błędów logicznych były dziesięciokrotnie niższe niż wskaźniki błędów fizycznych.

To ogromna sprawa. Oznacza to, że korekcja błędów naprawdę działa na większą skalę.

Co to właściwie oznacza?

Posłuchajcie, nie będę udawał, że to oznacza, iż komputery kwantowe za chwilę zastąpią nasze laptopy. Wciąż jesteśmy głęboko w fazie badawczej, a "rozwiązywanie problemów nieosiągalnych klasycznie" to jednak co innego niż "rozwiązywanie problemów użytecznych dla ludzkości".

Ale oto co mnie cieszy: obserwujemy budowanie fundamentów. Jay Gambetta z IBM powiedział coś, co we mnie utkwiło: "Teraz jesteśmy zdecydowanie w erze przewagi kwantowej."

I myślę, że ma rację, żeby być optymistą. Nie tylko robimy komputery kwantowe, które potrafią wykonywać trudne rzeczy. Robimy takie, które wykonują je niezawodnie, i — co najważniejsze — możemy zweryfikować, że robią to poprawnie.

To jest właśnie ta trójca: szybkość, niezawodność i wiarygodność.

Obwody i wyniki tego eksperymentu są udostępniane publicznie przez Quantum Advantage Tracker, co oznacza, że inni naukowcy mogą je badać, budować na nich i przyspieszać rozwój całej dziedziny.

Moje zdanie

Od lat obserwuję świat obliczeń kwantowych i przez długi czas wszystko było owiane aurą "za pięć lat to nastąpi". Ale co jakiś czas zdarza się coś, co sprawia, że myślę sobie: okej, to faktycznie się dzieje.

Ta chwila właśnie taka jest.

Połączenie skali (70 kubitów logicznych), wydajności (dziesięciokrotna redukcja błędów) i weryfikacji (faktyczna możliwość zaufania wynikom) — to nie jest tylko krok do przodu. To znaczący postęp.

Będę obserwować, co będzie dalej. I szczerze? Z ostrożnym optymizmem patrzę w przyszłość — wygląda na to, że komputery kwantowe wreszcie dorastają.