Computerul cuantic și Google? Intrăm în epoca supremației cuantice?

Computerul cuantic sau este și va fi doar o chestiune de timp. Google se află în prezent în fruntea inovațiilor în acest domeniu de cercetare – gigantul tehnologic din California a anunțat recent crearea unui procesor care are potențialul de a revoluționa la scară largă întreaga industrie IT.

Supremația cuantică

Sistemul cuantic de calcul este rezultatul unei combinații între două dintre cele mai mari revoluții tehnologice ale secolului trecut: progresul informatic și dezvoltarea mecanicii cuantice. Efectuând computații bazate pe principiile mecanicii cuantice în loc de logica binară, cu ajutorul unui calculator cuantic dobândim capacitatea de a efectua sarcini care până acum erau imposibile.

Biți vs. qubiți

Tehnologia binară din spatele unui computer clasic convențional constă în faptul că un bit poate avea valoarea de 1 sau 0 – nimic altceva. Avantajul biților cuantici – unitatea de măsurare a tehnologiei cuantice, numiți și qubiți, se datorează faptului că aceștia pot rămâne într-o stare “indecisă”, adică pot conține simultan și 1 și valoarea 0, adică o superpoziție. Datorită acestui fapt, fiecare qubit conține mult mai multe informații, chiar milioane.

Experimentul

Un obiectiv important în încercarea de a crea un computer cuantic universal este definirea celei mai simple sarcini de calcul care depășește competențele computerelor clasice. Găsirea acestei limite de “supremație cuantică” este un pas cheie spre crearea de procesoare puternice și utile – aceasta este provocarea de cercetare la care s-a încumetat Google.

Pentru a confirma avantajul incontestabil al soluțiilor cuantice față de cele binare, a fost necesar să se proiecteze un experiment computațional al cărui nivelul de complexitate va crește treptat. Experții Google au avut la dispoziție cel mai rapid supercomputer numit Summit (creat de IBM) și propriul procesor cuantic.

Procesorul Sycamore de la Google  

Sycamore este un procesor unui computer cuantic de 53 de qubiți care, în timpul experimentului, a reușit să facă o evaluare inversă a probabilității – a generat un șir de cifre aleatorii și a verificat dacă acestea au fost maxim aleatorii.

Acest exercițiu i-a luat doar 200 de secunde, în timp de supercomputerul Summit bazat pe tehnologiile comune actuale ar fi avut nevoie de aproximativ 10.000 de ani pentru a finaliza acest proces. Pentru cine ar putea interesa, Summit putea calcula într-o singură secundă echivalentul a ce putea toată omenirea în 305 zile cu o viteză de un om efectuând un calcul pe secundă.

Multe persoane au acceptat acest rezultat ca dovadă corectă a obținerii supremației cuantice în fața unor tehnologii și computere clasice. Dar faptul că Summit ar putea efectua acest calcul, deși mult mai lent, trezește incertitudinea unor oameni de știință. Cu toate acestea, este greu să nu admitem că avantajul demonstrat de Sycamore față de Summit este impresionant.

Utilizarea computerelor cuantice

Succesul acestui experiment demonstrează posibilitățile aplicării practice a unui computer cuantic în industrie, tehnologie sau în învățarea automatizată avansată. În același timp, reprezentanții proiectului de la Google au avertizat că mai este un drum lung de parcurs înainte ca computațiile cuantice să poată fi integrate în viața de zi cu zi.

Computerul cuantic Sycamore este programabil și, în teorie, un computer cuantic folosește algoritmi cuantici cu aplicații mari. Grupul de ingineri și cercetători Google își continuă eforturile de a utiliza tehnologia în simulări de fizică cuantică și chimie, precum și de a aplica qubiții în procesul de construire a AGI, adică inteligență artificială avansată (eng. Artificial General Intelligence). Aceste computere cuantice sunt capabile de a performa și inova avantaje complexe în domeniul quantum computing, cunoscut și sub numele de ”supremație cuantică”.

Planuri de viitor pentru computerul cuantic

Sycamore și-a dovedit cu siguranță utilitatea în randomizare care este o resursă foarte valoroasă în științele informatice.  Randomizarea cuantică este un nou standard de randomizare – mai ales atunci când, ca în cazul de față, are loc autoverificarea numerelor care certifică aleatoritatea cuantică perfectă. Testarea acestui algoritm este încă în curs de desfășurare – probabil că în lunile următoare vom auzi cercetătorii vorbind despre primele sale aplicații în industria IT.

În extinderea competențelor acestui computer cuantic, Google se bazează pe ajutorul oamenilor de știință. Compania intenționează să pună procesoare cuantice la dispoziția cercetătorilor academici și a corporațiilor. Acestea vor fi interesate să găsească noi modalități de a dezvolta această tehnologie. După cum declară:

“Oamenii de știință creativi sunt cel mai bun motor al inovației – acum că avem noi resurse de calcul, sperăm să motivăm mulți cercetători să inventeze ceva util.”

Există încă o lipsă de algoritmi care ar fi adaptați la procesoarele cuantice. Cu toate acestea, era acestor computere cuantice este vizibilă deja la orizont și nu există nici o îndoială că va accelera dezvoltarea civilizației noastre la un nivel fără precedent.