RANKING TEKSTÓW 2019. MIEJSCE 8.* Czy dzięki swojej kwantowej maszynie koncern z Mountain View może już patrzeć z góry na producentów „zwykłych” superkomputerów? Media spekulują, a Google milczy

*Ranking 2019. Najchętniej czytane teksty na sztucznainteligencja.org.pl

Święta, święta, Nowy Rok… czas sprzyjający podsumowaniom. My też po ponad pół roku od premiery portalu postanowiliśmy spojrzeć w przeszłość i sprawdzić, które teksty na sztucznainteligencja.org.pl czytaliście najczęściej.

Codziennie do 1 stycznia 2020 r. z naszego coraz bardziej przepastnego archiwum (liczy już ponad 800 pozycji) wyciągamy na witrynę teksty z listy dziesięciu najbardziej poczytnych artykułów.

Dla nas to nie tylko podróż sentymentalna, ale i okazja do namysłu, co zrobić, żeby portal był coraz ciekawszy i żeby dostarczać Wam coraz lepsze teksty.

Czego Wam i sobie życzymy!
Redakcja

Naszą listę 2019 znajdziesz na końcu tekstu

Jak donosi „Financial Times”, na stronie amerykańskiej agencji kosmicznej Google umieścił dokument opisujący pierwszą udaną próbę dowiedzenia, że komputer kwantowy rzeczywiście może więcej niż klasyczny. Kwantowa maszyna Google’a w dwieście sekund wykonała obliczenie, które najszybszemu obecnie komputerowi na świecie (wykonującemu biliard operacji na sekundę) zajęłoby około 10 tysięcy lat. Informacja o tym osiągnięciu została jednak ze strony NASA usunięta, a Google odmawia komentarza.

NASA i jej superkomputery ogrywają tu kluczową rolę probierza. Kwantowy komputer Google’a symulował generator liczb losowych, a NASA miało sprawdzić, ile czasu taka symulacja zajęłaby ich klasycznemu superkomputerowi. Dopiero wyraźna przewaga kwantowej maszyny nad tradycyjną oznacza, że ta pierwsza działa w sposób naprawdę kwantowy.

Zero-jedynkowy do potęgi

Komputery kwantowe teoretycznie pozwoliłyby niebywale przyspieszyć wiele trudnych obliczeń. Dlaczego? Ich elementy logiczne (zwane kubitami) nie przyjmują stanów zero lub jeden, jak dzieje się to w klasycznych procesorach. Zamiast tego mogą istnieć w tzw. superpozycji stanów, które są zerem i jedynką jednocześnie.

Jeden kubit może jednocześnie przebywać w dwóch stanach (zero i jeden), ale dwa kubity już w kombinacji czterech różnych stanów, trzy – ośmiu, a cztery – szesnastu. Moc obliczeniowa komputera kwantowego wraz ze wzrostem elementów obliczeniowych rośnie więc wykładniczo (podczas gdy klasycznych komputerów – liniowo). To pozwala wykonywać obliczenia, które nawet superkomputerom zajmują zbyt wiele czasu. Istnieje też cała klasa problemów obliczeniowych, których w ogóle na klasycznym komputerze, niezależnie od jego mocy, nie opłaca się uruchamiać (to algorytmy, których złożoność problemu rośnie wraz z liczbą elementów wykładniczo).

Sceptycy uważają, że kwantowe komputery nigdy nie osiągną „kwantowej wyższości” (quantum supremacy) nad klasycznymi maszynami i pozostaną tylko ciekawostką

Czy rzeczywiście komputery kwantowe mają przewagę nad klasycznymi, pozostawało kwestią nierozstrzygniętą. Budowane komputery kwantowe borykały się z różnymi niedoskonałościami nowej technologii. Testowano układy złożone z kilku-kilkunastu kubitów. Takie maszyny prócz Google’a skonstruowały między innymi IBM, D-Wave Systems czy Rigetti Computing. Nigdy jeszcze nie prześcignęły klasycznych, zresztą prób takich nie podejmowano. Ograniczano się raczej do sprawdzania, czy w ogóle działają (i jak). W przypadku komputera zbudowanego przez D-Wave Systems w 2007 roku do niedawna w ogóle trwały naukowe spory, czy jest kwantowy.

Osiągnięcie Google’a – jeśli zostanie potwierdzone, bowiem firma odmawia komentarzy w tej sprawie – będzie niewątpliwym przełomem, ale raczej symbolicznym. Może mieć znaczenie dla pracujących nad takimi komputerami naukowców i inżynierów. Oznaczać będzie, że ich wysiłki zmierzające do skonstruowania działających kwantowych maszyn okazały się udane. Dowiedzie też, że takie komputery rzeczywiście mogą więcej niż klasyczne.

Nadwrażliwe kubity

Nie powinniśmy jednak się spodziewać, że kwantowe obliczenia szybko zawędrują pod strzechy. Kubity są niezwykle podatne na zaburzenia i wymagają bardzo precyzyjnego odizolowania od świata zewnętrznego. Szkodzi im nawet ciepło, więc swoje kubity Google schładza do temperatury niemal zera absolutnego. Dlaczego?

W najmniejszej skali – kwantowej – wszystkie cząstki przebywają w stanie superpozycji stanów. Póki nie zmierzymy dowolnego ich parametru (na przykład położenia), istnieją w stanie nieokreślonym (na przykład zajmując przestrzeń w wielu miejscach). Nie jest to związane z niedokładnością pomiaru, istnieją eksperymenty wykazujące, że cząstki rzeczywiście (acz z pewnym określonym i możliwym do wyliczenia prawdopodobieństwem) mogą znajdować się w wielu miejscach jednocześnie. Dopiero pomiar lub inna interakcja z otoczeniem sprawia, że cząsteczki przybierają jeden, określony stan (fachowo nazywa się ten proces dekoherencją).

To właśnie jest też głównym źródłem problemów w utrzymaniu kubitów w stanie „zawieszenia”. Ich interakcja z jakąkolwiek cząsteczką lub promieniowaniem (w tym cieplnym) kończy się tym, że przestają być kubitami. Niezmiernie trudno jest idealnie odizolować kubity od świata zewnętrznego, ponadto nawet przy idealnej izolacji część z nich i tak ulegnie dekoherencji, wprowadzając do obliczeń przypadkowe wyniki, czyli szum.

Stąd przy obliczeniach kwantowych istotne są też algorytmy usuwające „szum tła”. Sceptycy twierdzą, że szumu nie da się usunąć (matematyk Gil Kalai dowodzi wręcz, że im więcej kubitów, tym szum będzie większy). Uważają, że kwantowe komputery nigdy nie osiągną „kwantowej wyższości” i pozostaną tylko ciekawostką.

Skip to content