După cum mulți dintre voi știți, în toamna lui 2019, Google și IBM au început să facă o adevărată confruntare între ei: când reprezentanții Google și-au declarat „superioritatea cuantică” datorită finalizării cu succes a calculării cuantice, IBM a preluat în mod neașteptat bastonul, demonstrând capacitatea noului lor supercomputer de a efectua calcule aproape cu aceeași viteză și mult mai multă precizie decât calculatorul cuantic al Google. Nu a fost prima dată când cineva a pus la îndoială calculul cuantic. Anul trecut, Michel Dyakonov, fizician teoretic la Universitatea din Montpellier, în Franța, a propus multe motive teoretice pentru care supercomputerele cuantice practice nu vor fi niciodată construite. Deci, de unde știi cine are dreptate și cine greșește?
De ce este în pericol crearea de supercomputere?
Calculatorul cuantic este o invenție extrem de utilă în crearea inteligenței artificiale a viitorului, noi metode de criptografie și chiar noi tipuri de baterii. În ciuda tuturor versatilității aplicației sale, dispozitivul poate să nu funcționeze niciodată în vigoare deplină. La concluzii atât de puțin încurajatoare a ajuns cercetătorul francez Michel Dyakonov, care a lucrat mulți ani la implementarea computerelor cuantice. Oamenii de știință consideră că, din cauza inevitabilității erorilor aleatorii în hardware-ul dispozitivului, este puțin probabil să fie construite computere cuantice cu adevărat utile.
Pentru a înțelege de ce crearea de supercomputere de generație nouă poate fi în pericol, trebuie să înțelegem mai întâi principiile de funcționare ale acestui dispozitiv de calcul. Conform unui articol publicat pe theconversation.com, computerele moderne funcționează pe principiul codului binar atunci când stochează date, în timp ce dispozitivele cuantice deja create folosesc un sistem de biți cuantici sau qubit.
Qubitele au proprietăți speciale: ele pot exista în superpoziție, fiind atât zero cât și unul, în timp ce se leagă între ele chiar dacă se află la o distanță considerabilă unele de altele. Un astfel de comportament neobișnuit nu este asociat cu lumea fizicii clasice, deoarece superpoziția dispare instantaneu când experimentatorul interacționează cu starea cuantică.
Datorită superpoziției, un computer cuantic cu 100 de cbți poate reprezenta simultan 2.100 de soluții. Pentru unele sarcini, acest paralelism exponențial poate fi utilizat pentru a crea un avantaj uriaș în viteza de calcul. Cu toate acestea, există o altă abordare mai restrânsă a calculării cuantice, în care qubit-urile sunt utilizate pentru a accelera problemele de optimizare. De exemplu, sistemele D-Wave bazate pe Canada au construit sisteme de optimizare care folosesc qubits în acest scop, deși unii critici susțin că sistemele rezultate nu funcționează mai bine decât computerele clasice.
Calculatoare cuantice din sisteme D-Wave.
Video promotional:
În ciuda acestui fapt, companiile și țările investesc sume uriașe de bani în calculul cuantic. Se știe că China a construit un nou centru de cercetare cuantică în valoare de 10 miliarde de dolari SUA, iar Uniunea Europeană a elaborat un plan director pentru cercetare cuantică în valoare de 1 miliard de euro sau 1,1 miliarde de dolari. Noua Lege a Inițiativei Naționale a Cantității din Statele Unite prevede 1,2 miliarde de dolari pentru dezvoltarea informațiilor cuantice pe o perioadă de cinci ani.
Capacitatea de a sparge algoritmii de criptare este un factor puternic motivant pentru multe țări din întreaga lume. Astfel, cunoașterea sistemelor de criptare ale inamicului ar putea oferi un avantaj uriaș în inteligență, contribuind în același timp la noi cercetări fundamentale în domeniul fizicii, deoarece sistemele experimentale moderne au la dispoziție doar mai puțin de 100 de cbiti. Pentru a obține performanțe de calcul utile într-un supercomputer, probabil vom avea nevoie de mașini cu sute de mii de biți. Pentru ca dispozitivele să funcționeze corect, trebuie să remedieze toate micile erori aleatorii din software. Într-un computer cuantic, astfel de erori apar datorită elementelor de circuit imperfecte și interacțiunii de qubits cu mediul lor. Din aceste motive, picăturile pot pierde coerența într-o secundă, în mod literal,ceea ce poate duce la rezultate eronate din computer.
Cu alte cuvinte, deși supercomputerele cuantice au dreptul să existe, corectitudinea calculelor lor poate fi o mare întrebare. Și ce credeți, o persoană va putea într-o zi să subjuge tehnologiile cuantice?
Autor: Daria Eletskaya
