Google je još jednom uspio zatresti svijet. Prije desetak dana objavljeno je da je svojim kvantnim računalom Sycamore ostvario kvantnu superiornost nad današnjim superračunalima, odnosno da smo njihovim pothvatom ušli u eru kvantnih računala. Sycamore je, naime, riješio problem koji je u domeni konvencionalnih superračunala nemoguće riješiti.
Zasad mala primjena
Googleovo je kvantno računalo riješilo kompleksni izračun u 200 sekundi. Ista takva kalkulacija uzela bi najsnažnijim svjetskim superračunalima oko 10.000 godina. Sve je opisano u uglednom časopisu Nature. Za objašnjenje cijelog događaja upitali smo izv. prof. dr. Matiju Kazalickog s matematičkog odjela Prirodoslovno-matematičkog fakulteta u Zagrebu. Pojasnimo najprije što je to kvantno računalo.
– Najkraće rečeno, kvantno računalo je kvantno-mehanički sustav koji efikasno uzorkuje vjerojatnosnu distribuciju koja je opisana programom koje računalo izvodi. Slikovito, zamislimo da želimo simulirati milijun bacanja neke komplicirane igraće kocke s bilijardu stranica. Na klasičnim računalima to bi bilo vrlo neefikasno jer bi nam već i za sam opis kocke (odnosno vjerojatnosti s kojima se pojedina stranica kod bacanje kocke pojavljuje ) trebalo oko petabajt memorije što je jedva dostupno na najvećim svjetskim superračunalima.
S druge strane, kvantno računalo, uređaj koji je baziran na čudesnim zakonima kvantne mehanike takvu kocku može simulirati s eksponencijalno manjih 50-ak qubita. No dobro, zašto bi netko želio simulirati bacanje kocke? Jedan odgovor je zato što se pomoću kvantnih algoritama mogu konstruirati “kocke” čije stranice odgovaraju mogućim rješenjima nekog teškog problema (kao što je npr. problem faktorizacije velikih brojeva – problem na čijoj težini se temelji moderna kriptografija).
Ono što je najvažnije jest da pritom stranica koja odgovara točnom rješenju (a priori se ne zna koja je to stranica) ima veliku vjerojatnost pojavljivanja pri bacanju. Tada jednostavnim bacanjem kocke možemo vrlo brzo saznati koje je to rješenje. Broj problema koji su teški za klasično računalo, a koje možemo u teoriji efikasno riješiti koristeći kvantno računalo relativno je malen tako da ne možemo reći da je kvantno računalo općenito brže od klasičnog računala – brže je samo u rješavanju nekih specifičnih problema – kaže dr. Kazalicki.
No, postoje i druga kvantna računala za koja se tvrdi da su kadra napraviti sličan rezultat. U čemu je onda posebnost Googeovog postignuća?
- Iako se zadnjih dvadesetak godina puno ulagalo u razvoj kvantnih računala, taj razvoj je bio dosta spor - tek sada je netko po prvi put demonstrirao da kvantno računalo može napraviti nešto brže od klasičnog računala (bilo je dosta znanstvenika koji su sumnjali da će se to ikada desiti). Ovo Googlovo dostignuće je signal da cijelo to polje ide u dobrom smjeru i sada se mogu očekivati pojačana ulaganja u daljnji razvoj tehnologije. Moguće da bi i IBM već sada mogao napraviti nešto slično, ali Google je bio prvi. Google objava na kraju je ispala malo manje impresivna jer je IBM osporio njihovu tvrdnju da bi klasičnim računalima (njih 100 000) trebalo 10 000 godina da reproduciraju ono što je njihovo kvantno računalo izračunalo za tri minute - IBM tvrdi da njihovo (klasično) superračunalo (veličine dva košarkaška igrališta) može to izračunati za dva i pol dana, kaže dr. Kazalicki.
Zanimalo nas je kada će se kvantno računalo naći na našem radnom stolu.
Uključit će se i drugi igrači
– Kvantna računala još su u ranoj fazi razvoja i danas se uglavnom nalaze u laboratorijima. Primjerice zato što su im za rad potrebne temperature bliske apsolutnoj nuli, postoji jedan IBM-ov model – Q System One koji izgledom podsjeća na klasična računala. No zasad se ne čini da ćemo u bliskoj budućnosti kvantna računala upotrebljavati kao zamjenu za kućna računala. Osim već spomenute primjene u kriptografiji, očekuju se i razne primjene u modeliranju (npr. u kemiji i medicini kod dizajniranja lijekova). Za te i druge praktične primjene kvantnih računala vjerojatno ćemo morati pričekati još desetak godina – objašnjava nam znanstvenik s PMF-a u Zagrebu. Tako je umjesto Kine, koja je najviše isticala svoj napredak na ovom polju, primat uzela jedna korporacija.
– Do sada su u razvoju kvantnih računala bile najuspješnije američke kompanije Google, IBM i Intel. Kako se i mnoge druge tvrtke i sveučilišta bave razvojem te tehnologije (postoji više različitih pristupa konstrukciji kvantnih računala), može se u budućnosti očekivati da će se i netko novi pojaviti. Kina je lider u razvoju kvantnih komunikacija. Tako je npr. 2017. kineski satelit Micius održao prvu videokonferencijsku vezu između Pekinga i Beča koja je bila osigurana (u teoriji neprobojnom) kvantnom enkripcijom – završava dr. Matija Kazalicki.
