Spoločnosť IBM sa snaží svoje sľuby a ciele plniť do poslednej bodky. Iba v septembri informovala o ambicióznych plánoch na najbližšie 3 roky, dnes však už disponuje novým návrhom, ktorý má už tento rok zabezpečiť až 100-násobné zrýchlenie niektorých výpočtových úloh, o téme informoval portál Engadget.

Problematika programovania kvantových počítačov

IBM patrí medzi popredné firmy usilujúce o dosiahnutie úplnej kvantovej nadradenosti, teda bodu, kedy môžu byť všetky zložité úlohy a problémy spracované prostredníctvom kvantového počítača oveľa efektívnejšie a lacnejšie než superpočítače.

IBM

Ako píše portál Fortune, dosiahnutie kvantovej nadradenosti, ale i programovanie kvantových počítačov je zložitá úloha, ktorá si vyžaduje nemalé úsilie programátorov. V „klasických“ počítačoch sú všetky informácie reprezentované v binárnom kóde. Jednotkou informácie je bit, ktorý môže nadobúdať jednu z dvoch logických hodnôt 0 alebo 1.

Kvantové počítače však pracujú s jednotkou kvantovej informácie, známej ako qubit, ktorá na rozdiel od bitu môže nadobúdať okrem hodnôt 0 a 1 aj obe hodnoty súčasne – tento stav je potom známy ako superpozícia. Princíp superpozície využívajú napríklad aj vedci z Argonského národného laboratória, ktorí pracujú na vytvorení nehacknuteľného internetu.

Celú situáciu komplikuje aj fakt, že v porovnaní s klasickými počítačmi, ktoré dostanú pri rovnakej úlohe vždy rovnaký výsledok, pri kvantových počítačoch táto „rovnica“ neplatí. V kvantových počítačoch je potrebné niektoré výpočtové úlohy spúšťať sto niekedy dokonca až tisíckrát. Následne sa musí analyzovať rozdelenie pravdepodobností dosiahnutých výsledkov, pričom najpravdepodobnejšia odpoveď je potom zvyčajne považovaná za najlepšie riešenie.

Samotné qubity sú však pri rôznych kvantových počítačoch formované rôznymi spôsobmi. Niektoré kvantové počítače využívajú supravodiče, iné zase fotóny vystrelené z laseru a pod.

Na odstránenie týchto problémov, respektíve na oslobodenie programátorov od týchto komplikovaných záležitostí používa IBM sadu softvérových nástrojov s názvom Qiskit. Qiskit je navrhnutý tak, aby uľahčil prácu programátorov s konfiguráciou obvodov a spúšťaním či ukladaním jednotlivých programov na kvantových počítačoch IBM, ku ktorým sa pristupuje prostredníctvom cloudu.

Kombinácia kvantového počítača s klasickým serverom povedie k zvýšeniu výpočtovej rýchlosti

Nová verzia Qiskit, ktorá ma uzrieť svetlo sveta už v priebehu tohto roka však bude kombinovať klasický hardvér s tým kvantovým. Na zvládnutie niektorých výpočtov bude teda k dispozícii okrem kvantového počítača aj „klasický“ počítačový server umiestnený v rovnakom dátovom centre. IBM verí, že týmto spôsobom odľahčí prácu kvantového počítača, čo umožni až 100-násobné zrýchlenie niektorých úloh.

Plánovaný pokrok spoločnosti IBM v kvantových technológiách. StoryTK, IBM

Ako píše IBM na svojom webe, Qiskit má za úlohu prehodnotiť „klasické-kvantové pracovné zaťaženie“(classical-quantum workload), tak, že programy sa budú nahrávať a spúšťať na klasickom hardvéri umiestnenom vedľa kvantového hardvéru, čím sa zredukujú latencie vznikajúce pri komunikácii medzi počítačom používateľa a kvantovým procesorom.

To kvantovým systémom spoločnosti IBM umožní vykonávať úlohy, ktoré trvali mesiace iba za pár hodín. IBM sa týmto spôsobom snaží do roku 2022 zvýšiť nielen kapacitu svojich systémov, ale rozšíriť tiež škálu svojich obvodov, čo naopak používateľom umožní riešiť širšiu škálu výpočtových problémov.

V roku 2023 začne IBM ponúkať vopred pripravené kvantové algoritmy, ktoré budú môcť programátori používať prostredníctvom jednoduchého cloudového aplikačného programovacieho rozhrania.

Všetky uvedené kroky a opatrenia majú viesť k prevádzkovaniu kvantových systémov s viac ako 1000 qubitmi, čo spoločnosť IBM posunie opäť o kus bližšie k dosiahnutiu úplnej kvantovej nadradenosti.