Superkomputer kwantowy Google. Rewolucja czy ewolucja?

Przypadkowo doszło do ujawnienia współpracy Google i NASA przy superzaawansowanym komputerze kwantowym. Dziennikarze “Financial Times” dotarli do wyników eksperymentu, które zaowocowały dużym entuzjazmem po stronie opinii publicznej. Efekt współpracy gigantów potrzebował 10 minut na wykonanie algorytmu, który najlepszemu konkurentowi mógłby zająć 10 tysięcy lat. Jednak czy rzeczywiście należy mówić o rewolucji?

Gdy Google pracuje z NASA

Informacje dotyczące możliwości superkomputera pochodzą z opracowania Google’a, które pojawiło się na serwerach NASA, jednak po chwili zostało usunięte. Każe to przypuszczać, że trafiło tam w wyniku przypadku lub nieporozumienia. Z materiałem zdążyli się jednak zapoznać dziennikarze “Financial Times”, którzy podzielili się odkryciami z opinią publiczną. W sieci pojawiło się wiele tekstów wychwalających zalety maszyny stworzonej przez giganta z Mountain View, ale niestety część z nich nie uniknęła dość poważnych błędów. Warto też zastanowić się, czy komputer współtworzony przez Google’a rzeczywiście jest aż tak rewolucyjny, jak się twierdzi.

Ile kubitów?

W niektórych materiałach prasowych pojawiły się informacje zgodnie z którymi urządzenie opracowane w wyniku współpracy Google i NASA miałoby dysponować 72 kubitami, podczas gdy rzeczywistość jest nieco inna. Komputer kwantowy Sycamore z założenia miał mieć 54 kubity, ale niestety jeden z nich nie działa. Kubity to wykonane z nadprzewodzącego drutu pętle umożliwiające płynięcie prądu w obydwu kierunkach. Łączy się je z rezonatorami mikrofalowymi, tak by móc sterować nimi za pomocą wiązek światła o odpowiedniej częstotliwości. Połączone kubity mogą przywodzić na myśl siatkę ogrodzeniową. Wszystkie kubity oprócz tych położonych na krawędziach “siatki” są połączone z czterema sąsiednimi, co wykorzystywane jest do ich splątywania.

Interferencja kwantowa

Problem rozwiązany w wyniku opisywanego eksperymentu polegał na wysłaniu losowych wzorów do kubitów i dokładnemu mierzeniu parametrów występujących w związku z tym zjawisk. Wysłanie takiego wzoru do jednego kubita zaowocuje otrzymaniem ciągu przypadkowych cyfr, natomiast w przypadku splątania co najmniej dwóch kubitów mamy do czynienia ze zjawiskiem zwanym interferencją kwantową, co objawia się powtarzaniem określonych ciągów.

Wzorzec interferencji jest możliwy do obliczenia na zwykłym komputerze, ale tylko w wypadku, gdy liczba bitów jest bardzo ograniczona. Według obliczeń naukowców komputer IBM Summit uznawany dotychczas za najbardziej zaawansowaną maszynę liczącą może pochwalić się pamięcią, która skończy się na poziomie 14 kubitów. Rozwiązanie Google’a miałoby sprostać 20 kubitom, co wiązałoby się jednak z wydatkiem rzędu 50 bilionów godzin pracy i petawata energii elektrycznej. Do wykazania supremacji kwantowej potrzeba by było około 30 kubitów, a Google postanowiło spróbować z 53 (nie licząc jednego, który okazał się niesprawny).

No to jak właściwie poszło?

W ramach eksperymentu komputer wygenerował przypadkowy zestaw cyfr, a następnie sprawdził, czy rzeczywiście mają one przypadkowe cechy. Cały proces zajął mniej niż 10 minut, jednak same obliczenia na kubitach to jedynie 200 sekund. Resztę czasu zajęło sterowanie. Naukowcy oszacowali, że identyczny proces w przypadku Summita od IBM trwałby aż 10 tysięcy lat i to przy założeniu, że miałby on odpowiednie pokłady pamięci operacyjnej.

Hit czy kit?

System powstały w wyniku współpracy Google i NASA wykazał wyższość obliczeń kwantowych nad tradycyjnymi, jednak jest on zaledwie generatorem liczb losowych. Jest niesamowicie efektywny, ale nie nadaje się do innych rozwiązań, bo może zrealizować tylko jeden konkretny algorytm. Jedną z głównych cech, których wymagamy od komputera, pozostaje natomiast elastyczność i wielozadaniowość. Osiągnięcie wynikające z połączenia sił Google i NASA jest imponujące, ale zdaje się, że na obecnym etapie daleko mu do prawdziwej rewolucji.

Źródło: ft.com, dobreprogramy.pl. Zdjęcie główne artykułu pochodzi z unsplash.com.

Oferty pracy z