Η Google ανακοίνωσε την Τετάρτη ένα επίτευγμα- ορόσημο στον χώρο των ηλεκτρονικών υπολογιστών, χρησιμοποιώντας έναν κβαντικό υπολογιστή για να επιλύσει μέσα σε μερικά λεπτά ένα πολύπλοκο πρόβλημα, για την επίλυση του οποίου «κανονικοί» υπολογιστές θα χρειάζονταν χιλιάδες χρόνια- ωστόσο άλλοι «παίκτες» του χώρου εκφράζουν αμφιβολίες ως προς το κατά πόσον αυτό που κατάφερε η εταιρεία δείχνει όντως πως «ανατέλλει» η εποχή των κβαντικών υπολογιστών.
Tι είναι ο κβαντικός υπολογιστής
Οι κβαντικοί υπολογιστές θεωρείται πως θα αποτελέσουν το επόμενο μεγάλο βήμα στην τεχνολογία των ηλεκτρονικών υπολογιστών, αφήνοντας πίσω τους τα συμβατικά σημερινά συστήματα. Οι «κλασικοί» υπολογιστές, που γνωρίζουμε όλοι, λειτουργούν με «κλασικά» bit, που έχουν τιμή είτε 1 είτε 0. Ωστόσο, τα αποκαλούμενα κβαντικά bit, γνωστά ως qubits, μπορούν να έχουν ταυτόχρονα διαφορετικές καταστάσεις/ τιμές. Όταν τα qubits συνδέονται μεταξύ τους, είναι δυνατή (θεωρητικά) η αξιοποίηση των κβαντικών του καταστάσεων για την πραγματοποίηση υπολογισμών για τους οποίους οι συμβατικοί σημερινοί υπολογιστές θα χρειάζονταν τεράστια χρονικά διαστήματα- που σε κάποιες καταστάσεις θα μπορούσαν να ξεπερνούν τα εκατομμύρια χρόνια.
Οι επιστήμονες που δουλεύουν πάνω στον κλάδο εκτιμούν πως αυτά τα συστήματα θα αποτελέσουν το μέλλον της τεχνολογίας, εκτινάσσοντας τις δυνατότητες των ηλεκτρονικών υπολογιστών σε ασύλληπτα για τα σημερινά δεδομένα ύψη, και ανοίγοντας νέους ορίζοντες στην επιστημονική έρευνα. Ωστόσο, από πολλές απόψεις, τα πράγματα δεν είναι τόσο απλά: Όσο πιο στενά συνδέονται τα qubits, τόσο πιο δύσκολο είναι να διατηρηθούν οι καταστάσεις τους ενώ ο υπολογιστής λειτουργεί. Γενικότερα μιλώντας, η Google δεν είναι η μόνη που δουλεύει πάνω στο αντικείμενο, και κατά καιρούς έχουν παρουσιαστεί διάφορα μοντέλα κβαντικών υπολογιστών, ωστόσο οι δυνατότητές τους δεν ήταν πολύ πέρα από αυτές των συμβατικών σημερινών συστημάτων. Σύμφωνα με τη Google, αυτό δεν ισχύει πια, καθώς το μηχάνημά της πέτυχε «κβαντική υπεροχή»- δηλαδή επιδόσεις κατά πολύ ανώτερες αυτών των σημερινών υπολογιστών.
Τι πέτυχε η Google
Ομάδα με επικεφαλής τον Τζον Μαρτίνις, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, Σάντα Μπάρμπαρα, και της Google, ανέφερε σε σχετικό επιστημονικό άρθρο πως ο κβαντικός υπολογιστής της πραγματοποίησε ένα υπολογισμό πέρα από τις πρακτικές δυνατότητες των σημερινών υπολογιστών, για τον οποίον ακόμα και ο καλύτερος «κλασικός» υπερυπολογιστής θα χρειαζόταν 10.000 χρόνια.
Το θέμα είχε έρθει ξανά στο προσκήνιο πριν από έναν περίπου μήνα, όταν οι Financial Times και άλλα ΜΜΕ εντόπισαν μια αρχική έκδοση του επιστημονικού άρθρου η οποία είχε αναρτηθεί σε σελίδα της NASA στο Ίντερνετ. Το άρθρο κατέβηκε γρήγορα, ωστόσο προκάλεσε έντονες συζητήσεις- με τη Google να αποφεύγει να προβεί σε σχόλια.
Αυτό που ανατέθηκε στον κβαντικό υπολογιστή της Google ήταν ένα πρόβλημα που είχαν δημιουργήσει φυσικοί της το 2016, το οποίο ήταν ειδικά σχεδιασμένο για να είναι πολύ δύσκολο για λυθεί από έναν συνηθισμένο υπολογιστή. Αναλυτικότερα, ανατέθηκε στον υπολογιστή Sycamore να περιγράψει το ενδεχόμενο διαφορετικών αποτελεσμάτων από την κβαντική έκδοση μιας γεννήτριας τυχαίων αριθμών. Αυτό, όπως αναφέρεται σε σχετικό δημοσίευμα στο Nature (στο οποίο έγινε και η δημοσίευση του επιστημονικού άρθρου), έχει ως αποτέλεσμα μια ακολουθία 1 και 0 των 53 ψηφίων, με ένα σύνολο 2 εις την 53η πιθανών συνδυασμών (συνολικά χρησιμοποιήθηκαν μόνο 53 qubits, επειδή το ένα από τα 54 του Sycamore παρουσίαζε πρόβλημα). Η όλη διαδικασία είναι τόσο πολύπλοκη, που το αποτέλεσμα είναι εξαιρετικά δύσκολο να προβλεφθεί, και ως εκ τούτου πρακτικά είναι τυχαίο. Ωστόσο, λόγω της αλληλεπίδρασης μεταξύ των qubits, κάποιες ακολουθίες αριθμών είναι πιο πιθανόν να προκύψουν από άλλους: Όπως σημειώνεται, είναι παρόμοιο με το να ρίχνει κανείς ένα «πειραγμένο» ζάρι: Δίνει και πάλι έναν τυχαίο αριθμό, ωστόσο κάποιοι είναι πιο πιθανόν να προκύψουν από κάποιους άλλους.
Ο Sycamore υπολόγισε την κατανομή πιθανοτήτων μέσω πολλών δοκιμών, σε μια μέθοδο αντίστοιχη με του να ρίξεις το προαναφερθέν ζάρι ένα εκατομμύριο φορές για να «πιάσεις» τα πιο πιθανά αποτελέσματα. Όσον αφορά στην επικύρωση του αποτελέσματος, οι ερευνητές έκαναν συγκρίσεις με προσομοιώσεις μικρότερων και απλούστερων εκδόσεων των κβαντικών κυκλωμάτων σε συμβατικούς υπερυπολογιστές. Ως εκ τούτου, η Google θεωρεί πως η προσομοίωση του πλήρους κυκλώματος θα απαιτούσε 10.000 χρόνια, ακόμα και σε έναν υπερυπολογιστή με ένα εκατ. επεξεργαστές (το αντίστοιχο περίπου 100.000 υπολογιστών desktop). Ο Sycamore χρειάστηκε τρία λεπτά και 20 δευτερόλεπτα.
Τι λένε οι ανταγωνιστές
Στον κλάδο των κβαντικών υπολογιστών δραστηριοποιούνται και άλλοι μεγάλοι «παίκτες», μεταξύ των οποίων η IBM και η Microsoft. Η ΙΒΜ αμφισβήτησε τα περί «κβαντικής» υπεροχής, υποστηρίζοντας πως το πρόβλημα μπορεί να λυθεί και με συμβατικούς υπολογιστές, μέσα σε περίπου τρεις ημέρες, εφόσον γίνονταν κάποιες αλλαγές/ μεταβολές. Επίσης, η Intel ανέφερε πως η στιγμή που κβαντικοί υπολογιστές γενικής χρήσης θα αρχίσουν να βλέπουν πρακτική χρήση είναι ακόμα πολλά χρόνια μακριά.
Η Google υπεραμύνθηκε του επιτεύγματός της, ωστόσο δεν παραβλέπει το ότι το σύστημά της έχει μόλις 54 qubits, τη στιγμή που, για να αρχίσει να γίνεται πρακτικά χρήσιμη η συγκεκριμένη τεχνολογία, θα έπρεπε να μιλάμε για συστήματα με χιλιάδες qubits. Σύμφωνα με τον Μαρτίνις, η Google βλέπει να ανοίγει ο δρόμος για ένα σύστημα με 1.000 qubits.
Ανεξαρτήτως του τι ισχύει όντως τελικά για το επίτευγμα της Google, θεωρείται πως θα τονώσει το ενδιαφέρον για τον κλάδο, προσελκύοντας περισσότερους ερευνητές- ωστόσο κάποιοι επιστήμονες του χώρου προβληματίζονται ότι ανακοινώσεις τέτοιου τύπου ενδεχομένως να δημιουργήσουν την εντύπωση πως οι κβαντικοί υπολογιστές είναι πιο κοντά στην πρακτική χρήση από ό,τι είναι στην πραγματικότητα. Επίσης, κάποιοι εκφράζουν ανησυχίες σχετικά με τον τρόπο που θα χρησιμοποιηθούν αυτά τα συστήματα, καθώς ένας από τους κλάδους όπου θεωρείται ότι οι κβαντικοί υπολογιστές θα αλλάξουν δραστικά το τοπίο είναι αυτός της κρυπτογράφησης (και της παραβίασής της). Σύμφωνα με τον Μαρτίνις, πάντως, μέχρι οι κβαντικοί υπολογιστές αρχίσουν να σπάνε κωδικούς, οι ειδικοί του χώρου της ασφαλείας θα έχουν αρκετό χρόνο να προσαρμοστούν στα νέα δεδομένα: «Είμαι αρκετά βέβαιοι πως θα είμαστε ασφαλείς στο μέλλον» σημείωσε χαρακτηριστικά.
(με πληροφορίες από Nature, Reuters, BBC)