Microsoft και Google ετοιμάζονται για άλματα στους κβαντικούς υπολογιστές

Τα τελευταία χρόνια ολοένα και περισσότεροι μιλάνε για την τεχνολογική επανάσταση των κβαντικών υπολογιστών, ένα όνειρο των φυσικών και των επιστημόνων της πληροφορικής που μένει «άπιαστο» εδώ και 35 χρόνια.

Τώρα, όλοι περιμένουν μεγάλα βήματα προόδου, καθώς δύο από τις μεγαλύτερες εταιρείες τεχνολογίας του κόσμου ετοιμάζονται να κάνουν τις επόμενες εβδομάδες σημαντικές ανακοινώσεις που θα αφορούν τον συγκεκριμένο κλάδο.

Η επιστημονική χρησιμότητα των κβαντικών υπολογιστών είναι αναμφισβήτητη. Ωστόσο, πολλοί δεν αναμένουν χρήσιμες εμπορικές εφαρμογές της συγκεκριμένης τεχνολογίας σύντομα.

Και όμως, κάποιες από τις κορυφαίες εταιρείες του κλάδου λένε ότι οι κβαντικοί υπολογιστές, οι οποίοι χρησιμοποιούν τις δυνατότητες της κβαντικής μηχανικής για να επιταχύνουν σημαντικά τον χρόνο και την πολυπλοκότητα των υπολογισμών, θα έχουν σημαντικές πρακτικές εφαρμογές πολύ νωρίτερα απ’ όσο υπολόγιζαν μέχρι τώρα, και συγκεκριμένα μέσα στην επόμενη πενταετία.

«Έχουμε την δυνατότητα να λύσουμε κάποια προβλήματα που δεν μπορούσαμε πριν», αναφέρει ο Τοντ Χόλμνταλ, επικεφαλής της ομάδας κβαντικής της Microsoft ένας εκ των ειδικών που υποστηρίζει την θεωρία της πενταετίας.

«Η λύση αυτών των προβλημάτων σε έναν κλασσικό υπολογιστή θα απαιτούσε περισσότερο χρόνο από όσο θα υπάρχει το διάστημα». Ωστόσο, κάποιοι άλλοι που δουλεύουν πάνω στην τεχνολογία δεν είναι τόσο αισιόδοξοι.

Ο Μάικ Μέιμπερι, επικεφαλής της Intel Labs προβλέπει μια «κούρσα» δεκαετίας μεταξύ των εταιρειών τεχνολογίας μέχρι να παρουσιαστεί η πρώτη πρακτική τεχνολογία. «Είμαστε ακόμη στην εποχή των παιδικών συστημάτων», αναφέρει.

Σε κάθε περίπτωση, η Microsoft και η Google είναι έτοιμες να παρουσιάσουν σύντομα μερικές σημαντικές ανακαλύψεις στον τομέα των κβαντικών υπολογιστών και να δείξουν το πώς ιδέες που μέχρι πρόσφατα άνηκαν στα όρια της θεωρητικής φυσικής πλέον αποκτούν γρήγορα πρακτική μορφή.

H Microsoft, παρότι δουλεύει στην κβαντική υπολογιστική εδώ και 12 χρόνια, δεν έχει ακόμη παρουσιάσει ένα λειτουργικό qubit ή κβαντικό bit –το οποίο αποτελεί και βασικό συστατικό των κβαντικών υπολογιστών. Τώρα βρίσκεται «πολύ κοντά» στο να ανακοινώσει ότι ξεπέρασε αυτό το στάδιο, σύμφωνα με τον κ. Xόλμνταλ.

Τι είναι όμως το κβαντικό bit; Τα «παραδοσιακά» bits μπορούν να έχουν δύο «τιμές», το 0 και το 1. Τα κβαντικά bits μπορούν να έχουν και τις δύο τιμές ταυτόχρονα. Μπορούν, δηλαδή, να είναι εν μέρει 0 και εν μέρει 1, την ίδια στιγμή.

Η Microsoft έχει αργήσει σε σχέση με τους ανταγωνιστές της. Η ΙΒΜ παρουσίασε το πρώτο λειτουργικό της qubit το 1998 και τον Δεκέμβριο ανακοίνωσε ότι συγκέντρωσε συνεργάτες για να την βοηθήσουν στην ανάπτυξη πρακτικών εφαρμογών.

Όμως, το qubit της Microsoft θα είναι ξεχωριστό. Αν λειτουργεί σωστά θα σημάνει μια νέα εποχή στην κβαντική υπολογιστική.

Το σχέδιο της Microsoft δίνει λύση σε ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα της συγκεκριμένης τεχνολογίας.

Η κβαντικές μηχανές χρειάζονται σημαντικές διορθώσεις λαθών επειδή τα qubits είναι εγγενώς ευαίσθητα. Τα qubits παραμένουν σε κβαντική κατάσταση για ένα πάρα πολύ μικρό χρονικό διάστημα, και είναι πολύ δύσκολο να «διαβαστούν» χωρίς να εμπλακεί κάποιος με τα αποτελέσματα.

Η λύση της Microsoft; Ένας νέος τύπος qubit που ουσιαστικά «τεμαχίζει» τα ηλεκτρόνια, οπότε η ίδια πληροφορία αποθηκεύεται σε πολλαπλά σημεία την ίδια στιγμή. Έτσι αν ένα κομμάτι του qubit αποσυντεθεί, η πληροφορία που κρατά δεν χάνεται κάτι το οποίο κάνει το συνολικό σύστημα πιο σταθερό.

Όμως ακόμη και αν η θεωρία της Microsoft αποδειχθεί σωστή, αυτό είναι απλά το πρώτο βήμα. Δεν είναι ακόμη ξεκάθαρο ποια από τις τεχνολογίες που χρησιμοποιούν οι διάφορες εταιρείες θα επικρατήσει καθώς οι κατασκευαστές προσπαθούν να μεγαλώσουν τα σημερινά βασικά συστήματα σε κανονικούς υπολογιστές γενικής χρήσης.

Ένα ακόμη σημαντικό ορόσημο, αναμένεται από την Google που ετοιμάζεται να παρουσιάσει έναν κβαντικό υπολογιστή να λύνει ένα μαθηματικό πρόβλημα που βρίσκεται στα όρια του δυνατού για έναν «κλασσικό» υπολογιστή.

Το σημείο στο οποίο οι κβαντικές μηχανές θα ξεπεράσουν σε υπολογιστική ισχύ ακόμη και τα πιο δυνατά κλασσικά συστήματα, είναι γνωστό στον κλάδο ως «κβαντική κυριαρχία». Η Google θέλει να φθάσει σε αυτό το σημείο σύντομα.

Το πρόβλημα της Google είναι σχεδιασμένο για να δείξει ότι το σύστημά της που διαθέτει 49 qubits θα μπορούσε να λύσει ένα μαθηματικό πρόβλημα που ξεπερνά οποιονδήποτε κλασσικό υπολογιστή.

Ένα σημαντικό επίτευγμα έρχεται και από την IBM, η οποία πρόσφατα κατάφερε να προγραμματίσει έναν υπερυπολογιστή να προσομοιάσει έναν κβαντικό υπολογιστή με περισσότερα από 50 qubits, κάτι που μέχρι πριν λίγο καιρό θεωρούταν αδύνατο. Φαίνεται ότι έχει ξεκινήσει μια πραγματική κούρσα μεταξύ των σχεδιαστών κβαντικών υπολογιστών και παραδοσιακών υπολογιστών.

Το σίγουρο είναι ότι οι τεχνολογικές εταιρείες έχουν να αντιμετωπίσουν σημαντικές δυσκολίες στο να βρουν το πώς μπορούν να μεγαλώσουν και να προγραμματίσουν κβαντικούς υπολογιστές που μπορεί να χρειάζονται ακόμη και ένα εκατομμύριο qubits για να λύσουν ένα περίπλοκο πρόβλημα.

Εκτός από την δυσκολία στη διατήρηση των qubits σε κβαντική κατάσταση για παραπάνω από μερικά μικροδευτερόλεπτα ένα ακόμη πρόβλημα είναι η δημιουργία ηλεκτρονικών εξαρτημάτων που να μπορούν να λειτουργούν σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες.

Πηγή:insider.gr

Δείτε και αυτά: