Posledné dni a týždne si možno postrehol výraz kvantová nadvláda (alebo nadradenosť), o ktorú sa mala pričiniť spoločnosť Google so svojim 53 qubitovým kvantovým počítačom. Celé to znie ako zo Sci-Fi filmu a mnoho ľudí na to s obdivom prikyvuje, už len z dôvodu razancie a na pohľad veľkej dôležitosti tohto pojmu. O čo konkrétne ide, aký to môže mať dopad na nás ako spoločnosť?

Ako bolo spomenuté aj v našom nedávnom článku, kvantová nadradenosť v skutočnosti len ukazuje schopnosť kvantového počítača poraziť bežné počítače a super-počítače pri riešení úloh. To by síce nebolo na škodu a za iných okolností by to bolo naozaj skvelá správa, ak by sa tak nestalo len pri jednej špecifickej úlohe, na ktorú bol celý kvantový počítač nasadený.

To je aj dôvod, prečo sa IBM proti tomuto tvrdeniu ohradilo. Kvantový počítač Sycamore od Googlu totiž nesplňuje požiadavky na všeobecné využitie svojho potencionálu.

Demonštrácia kvantovej nadradenosti kvantového počítača Sycamore Zdroj: Google Blog

Stále sme len na začiatku

Hoci je teoretický výkon kvantových počítačov ďaleko pred tými bežnými a (znova) teoreticky dokážu vyriešiť úlohy, ktoré by klasickým počítačom trvalo stovky, ba až tisícky rokov, tak stále nedošlo k demonštrácii, ktorá by to potvrdila. Počítač od Googlu je k tomu ale veľmi blízko, chýba však jeho väčšia univerzálnosť.

Môžme však predpokladať, že v najbližších rokoch, možno aj desaťročí sa tak nestane. Vysvetlíme prečo. Ako ukážku uvedieme príklad náhodných kvantových obvodov, ktoré si nevyžadujú pre výpočet toľko qubitov, no pre bežné počítače sú pomerne zložité a ich vyriešenie by trvalo veľmi, veľmi dlho.

Zjednodušene ide o výpočet s elementárnymi operáciami, ktorá je pre kvantový počítač pomerne jednoduchá, no je dokázateľné, že pre bežné počítače ide o zložitý proces. Medzi takéto operácie môžme zaradiť napríklad rozklad čísla na činitele (v tomto prípade naozaj veľkého čísla). Problémom je, že riešenie takýchto problémov v podstate nemá praktické využitie. Slúži len na demonštráciu výpočtovej sily kvantového počítača a teda na ukážku technologického pokroku.

Problémom je aj nestabilita

Kým bežné počítače fungujú bez väčších problémoch, kvantové počítače sú na rôzne zmeny prostredia veľmi náchylné. Stačí nepatrná reakcia qubitu s okolím a okamžite sa zrúti a je z neho obyčajný bit. Dôležité je preto ich maximálne odtienenie, aj z toho dôvodu sa využíva zlato či mosadz. So stále narastajúcim počtom qubitov sa celý tento proces ešte viac komplikuje, no už je to lepšie ako na začiatku kvantových počítačov, kedy sa qubity udržali stabilné len niekoľko milisekúnd.

AI Google

Budúcnosť a využitie

Je známe, že schopnosti kvantových počítačov by sa dali využiť v oblasti fyziky, biológie a ďalších vedách či simuláciách, na ktoré sú dnešné počítače prikrátke. No opäť je potrebné použiť „čarovné slovíčko“ teoreticky, nakoľko nikto s určitosťou nevie povedať, aká budúcnosť nás čaká. Isté je však, že je pred nami ešte poriadne dlhá cesta a plný potenciál kvantových počítačov bude vedieť využiť možno až nasledujúca generácia.

Klady, zápory a typy previazania qubitov, ktoré využívajú rôzne spoločnosti Zdroj: C. BICKEL/SCIENCE

Prvé kvantové počítače prišli na trh len pred pár rokmi a aj samotné spoločnosti a vedci postupne prichádzajú a objavujú nové možnosti.

Na rozdiel od iných technológií je však pokrok pomerne rýchly. Kým na začiatku mal prototyp rádovo jednotky qubitov, kvantové počítače od IBM či Google sa môžu pochváliť dosiahnutím 53 qubitov. Na zložitejšie výpočty a simulácie je však potrebné oveľa väčšie množstvo.