Elképesztõ teljesítményével a kínai quantumszámítógép beelõzte a Google tavalyi eredményét

Tavaly a Google nemzetközi elismerésre tett szert, mikor kvantumszámítógépük prototípusa percek alatt teljesített egy olyan számítási feladatot, mely a kutatók becslése szerint a legerõsebb szuperszámítógépnek is 10 000 év alatt lenne teljesíthetõ. Most ezt a rekordot döntötte meg látványos fölénnyel Kína, a saját technológiájával.

Kína csütörtökön a Science folyóiratban jelentette be, hogy vezetõ kutatócsoportja megszerezte az úgynevezett kvantumfölényt. Az eredményt a Jiuzhang névre keresztelt rendszerükkel érték el, mely mindössze percek alatt teljesített egy olyan komplex számítási feladatot, melyet a világ harmadik legerõsebb szuperszámítógépe nagyjából 2 milliárd év megfeszített munkájával tudna reprodukálni. A két rendszer jelentõsen eltérõ megközelítést alkalmaz, a Google például rendkívül alacsony hõmérsékletre hûtött szupravezetõ fém felhasználásával épít kvantum áramköröket, ezzel szemben a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem csapata fotonokat, vagyis fényrészecskéket manipulál és így ér el lenyûgözõ eredményeket. De hogy mégis mirõl beszélünk, amikor kvantumszámítógépeket emlegetünk? Ma a számítógépek kezdve az okostelefonoktól, a játékkonzolokon át, egészen a legfejlettebb szupergépekig azonos alapelvre építkeznek, melyet Neumann-elvként is ismerhetünk. Az elektronikus mûködés a kettes számrendszert használó logikai mûveleteken alapul, ahol a biteknek nevezett információs alapegységeket egyesek és nullák alkotják. Ehhez képest egy kvantumbit mindkettõ lehet egyszerre, ezt a nehezen elérhetõ állapotot pedig kvantum-szuperpozíciónak nevezik.

Ezzel a módszerrel sokkal gyorsabban végezhetõk el a szuperszámítógépekre bízott feladatok is, de természetesen nem véletlen, hogy ez a technológia még nem vehette át a hagyományos gépek helyét. Minél több kvantumbit (qubit) áll egy rendszer rendelkezésére, annál nagyobbra nõ a kiaknázható teljesítmény, ám ezekbõl még nem sikerült a stabil munkához elegendõt elõállítani, már ha nem vesszük a Google és a kínai kutatók sikereit. A kvantumbitek létrehozása nehezen kivitelezhetõ és különösen érzékeny körülmények megteremtését igényli, éppen ezért a két fél eredményei rendkívül elõremutatóak, még akkor is, ha jelen formában még kevéssé alkalmasak széleskörû bevetésre, és valóban hasznosnak nevezhetõ munka elvégzésére. A szakértõk ugyanakkor kiemelik, hogy ezek az eredmények nagyon ígéretesek a jövõ fejlesztéseinek sikerességét illetõen. A kutatók két teljesen eltérõ módszerrel és egymástól teljesen függetlenül érték el eredményeiket, így elképesztõ mértékben tudták felülmúlni a ma ismert szuperszámítógépek képességeit. Ez Christian Weedbrook, a kvantumszámítógép-fejlesztéssel foglalkozó Xanadu cég feje szerint rámutat arra, hogy a kvantumszámítógépek esetében milyen sok megközelítés lehetséges.

A Google kvantumprocesszora a Sycamore 54 kvantumbitet használ, és a munkához nagyjából abszolút nulla fok fölötti hõmérsékletre (mínusz 273 °C) kellett hûteni. A szuperszámítógépeket állva hagyó sikeres eredményt, egy széthulló quibit miatt végül 53-mal érték el, ám az erõfölény így is látványosra sikerült. A frissen elvégzett kínai kísérlet során, a Jiuzhang rendszer legfeljebb 76 fotont volt képes dolgoztatni, átlagban pedig 43-mat, legalábbis ez derült ki a statisztikai tesztekbõl. A fölény mértékének vizsgálatához bevetették a Sunyway TaihuLight nevû szuperszámítógépet is, melyen az általuk készített egyedi programkód szimulálta a kvantumrendszerük mûködését. Mint kiderült, a hagyományos technológiának ezen a szinten jó kétmilliárd évébe telne az a munka, amit a Jiuzhang durván három perc alatt fejezett be. A Jian-Wei Pan fizikus által irányított kutatók amúgy dolgoznak a feltörhetetlennek szánt kvantumtitkosításon is, és bár túl vannak néhány sikeresnek nevezhetõ teszten, míg az adattovábbítás távolságát tekintve rekordokat értek el, a titkosítás hatékonyságát még nem tartják teljesen megdönthetetlennek.

Ami a számítógépük képességeit illeti, sajnos még rengeteg fejlesztésre szorul. Az egyik legnagyobb probléma, hogy nehezen programozható, és jelenleg nagyjából egyféle munkára alkalmas, melyet boson mintavételnek neveznek. Az átlagember számára ebbõl nagyjából az lehet érdekes, hogy a gép által elérhetõ teljesítmény képes elénk tárni olyan információkat, amelyekhez korábban nem férhettünk hozzá, mivel még az említett szuperszámítógépeknek is a végtelenségig tartana kiszámítani õket. „Az álmunk az, hogy a fizikai világ érdekes dilemmáinak kibogozásához alkalmazzuk .” – mondta Stefano Pirandola, a Yorki Egyetem professzora, aki szerint a kvantumszámítógépek elõnye a valós problémák helyett az elméletek bizonyításában rejlik.

Forrás: science.sciencemag.org, news.mit.edu, wired.com, ai.googleblog.com, newscientist.com