Na, most kell elmondanom nektek valamit a kvantumszámítástechnikáról, és őszintén szólva? Kicsit felizgattam magam miatta.
Az IBM és a Chicagói Egyetem kutatói bejelentették, hogy a kvantumszámítógépük nagyjából 15 perc alatt megoldott egy számítást. Ugyanezt a feladatot a hagyományos számítógépek pokoli sokáig csinálnák — olyan sokáig, hogy gyakorlatilag örökké tartana.
Szóval... Ez kvantumfölény? Előny? Hogy hívjuk ezt?
Lehet, emlékeztek a "kvantumfölény" kifejezésre, amit pár éve a Google használt, amikor valami hasonlót állított. Na de itt a lényeg — az vita tárgyát képezte. A kritikusok rámutattak, hogy bár a kvantumszámítógép valamit megcsinált, amit a hagyományos gépek nem tudtak, az a "probléma" valójában semmire nem volt használható. Gyakorlatilag csak villogtak vele.
Az IBM bejelentésében az a különleges, hogy "kvantumelőnyről" beszélnek — és szerintem ez a helyes keret. Nem csak valami nehéz dolgot csináltak meg. Megcsináltak valami nehezet ÉS elkezdték megoldani az ellenőrzési problémát. Ami pedig a következő pontomhoz vezet...
Az Ellenőrzési Probléma (Avagy: Hogyan bízzunk meg egy kvantumszámítógépben?)
Itt jön a kvantumszámítás agytekercselő paradoxona: a lényege az, hogy megoldjon olyan problémákat, amelyekre a hagyományos számítógépek nem képesek. De ha egy hagyományos számítógép nem tudja megoldani... honnan tudjuk, hogy a kvantumszámítógép jót számolt?
Ez eddig komoly fejfájást okozott a területnek. Lefuttathatod a kvantumszámítást, de ha nincs módod ellenőrizni, honnan tudod, hogy nem hülyeséget adott ki?
Az IBM csapata ügyesen közelítette meg ezt. Új módszert fejlesztettek ki, amely elég nehéznek tartja a problémát ahhoz, hogy tényleg kvantum maradjon (vagyis a hagyományos gépek küzdenek vele), de elegendő struktúrát ad hozzá, hogy valójában ellenőrizni tudják, nem csúsztak-e hibák a számításba.
Fefferman Bill professzor, a Chicagói Egyetemről jól megfogalmazta: "Az ellenőrzés az egyik legnagyobb kihívás a kísérleti kvantumelőny szilárd megalapozásában." És pontosan ezt célozták meg.
A Hibajavítás Varázsa
Itt válik igazán lenyűgözővé a mérnöki munka.
A csapat 70 logikai qubitet használt. Ha új vagy a témában, talán azt gondolod: "várj, nem csak egy qubit a qubit?" — de nem. Ezek nem nyers, törékeny qubitek. Logikai qubitek, vagyis ravasz módon kódoltak, ami segít megvédeni a kvantuminformációt a hibáktól és a zajtól.
Gondolj úgy erre, mint egy tojásra: ahelyett, hogy egy törékeny tojásra bíznád magad, egy ügyesen elrendezett tojáshalmot figyelsz, ahol a rendszer észleli és kijavítja, ha valamelyik megreped.
A 70 logikai qubit felhasználásával több mint 2400 kétqubites műveletet és közel 500 T-kaput hajtottak végre. Ez rengeteg kvantumakrobatika. És az eredmények? A logikai hibaarányok 10-szer alacsonyabbak voltak, mint az alapul szolgáló fizikai hibaarányok.
Ez óriási dolog. Ez azt jelenti, hogy a hibajavítás valóban működik léptékben.
Mit jelent ez a gyakorlatban?
Nézzétek, nem fogom úgy tenni, hogy ez azt jelenti, a kvantumszámítógépek hamarosan helyettesítik a laptopotokat. Még mindig erősen a kutatási fázisban vagyunk, és "klasszikusan megoldhatatlan problémák megoldása" nem ugyanaz, mint "az emberiségnek hasznos problémák megoldása."
De itt van, ami izgat: éppen figyeljük, ahogy az alapokat rakják le. IBM-es Jay Gambetta mondott valamit, ami megmaradt bennem — "Mára határozottan beléptünk a kvantumelőny korába."
És szerintem jól teszi, hogy optimista. Nem csak olyan kvantumszámítógépeket gyártunk, amelyek tudnak nehéz dolgokat csinálni. Olyanokat gyártunk, amelyek nehéz dolgokat megbízhatóan csinálnak, és — ami a lényeg — ellenőrizni tudjuk, hogy helyesen csinálják-e.
Ez a hármas: sebesség, megbízhatóság és megbízhatóság (bizalom — a szerk.).
Az áramköröket és az eredményeket nyilvánosan megosztják a Quantum Advantage Tracker-en keresztül, ami azt jelenti, hogy más kutatók tanulmányozhatják őket, építhetnek rájuk, és gyorsabban vihetik előre a területet.
Az én véleményem
Éveken át követtem a kvantumszámítástechnikát, és rengeteg "még öt év, és jön" energia vette körül. De néha történik valami, ami azt gondolja velem: ja, oké, ez tényleg halad.
Ez most olyan pillanatnak tűnik.
A lépték (70 logikai qubit), a teljesítmény (10-szeres hibacsökkenés) és az ellenőrizhetőség (hogy valóban tudjuk ellenőrizni az eredményeket) kombinációja — ez nem csak apró lépések. Ez értelmes előrelépés.
Figyelni fogom, mi jön ezután. És őszintén? Óvatosan optimista vagyok, hogy végre kezdjük látni, ahogy a kvantumszámítás felnő.