Podczas corocznego IBM Quantum Summit firma przedstawiła swój nowy kwantowy procesor. Eagle ma aż 127 kubitów. Poprzedni rekordziści, procesor Sycamore Google’a oraz Zuchongzhi zbudowany na politechnice w chińskim Hefei, miały mniej niż połowę tego, bo tylko 60 kubitów.

Kubity to kwantowe elementy obliczeniowe. Tradycyjne, z których zbudowane są procesory klasycznych komputerów, mogą znajdować się w tylko w dwóch stanach: odpowiadającym zeru lub jedynce. Kwantowe zaś (dzięki zjawisku superpozycji) również we wszystkich stanach pośrednich między 0 a 1 jednocześnie. Dzięki temu mogą wykonywać równolegle wiele obliczeń. To, co tradycyjnemu komputerowi zajęłoby miliardy sekund, komputer kwantowy może obliczyć w kilka minut.

Jest jednak pewien haczyk. Światem kwantów rządzi prawdopodobieństwo. Pojedynczy wynik kwantowych obliczeń jest przypadkowy i bezużyteczny. Dopiero po wykonaniu całej serii rachunków ich średnia daje właściwy rezultat – tym dokładniejszy, im więcej obliczeń wykona komputer kwantowy.

Kwantowe komputery to „nieznane terytoria obliczeniowe”

Kwantowe procesory są nadal zbyt słabe, by rozwiązywać poważne obliczeniowe problemy. IBM udowodniła jednak, że można je skalować, czyli zwiększać ich moc obliczeniową. W przyszłym roku firma planuje stworzenie procesora kwantowego złożonego z ponad 400 kubitów, a w kolejnym - zbudowanego z ponad tysiąca.

IBM chwali się sukcesem, ale nie publikuje żadnych dowodów wykazujących przewagę swojego nowego procesora w obliczeniach. By ją udowodnić, nowy kwantowy procesor będzie musiał rozwiązać jakiś obliczeniowy problem w czasie krótszym niż najpotężniejsze komputery klasyczne.

IBM kontra Google, czyli wojna na kwantowe komputery

We wrześniu 2019 roku Google ogłosił, że osiągnął tzw. kwantową supremację.  Zbudowany przez jego inżynierów komputer kwantowy zwany Sycamore pierwszy raz okazał się szybszy niż klasyczna maszyna bazująca na krzemowych procesorach. Podano, że w dwieście sekund wykonał obliczenie, które najszybszemu komputerowi na świecie (przeprowadzającemu biliard operacji na sekundę) zajęłoby około 10 tysięcy lat.

IBM wkrótce po tej rewelacji stwierdził, że kwantowy procesor Google’a wcale nie był lepszy od tradycyjnego superkomputera. Firma na swoim blogu wyliczyła, że można zaprogramować najszybszą maszynę świata – klasyczny superkomputer Summit w Narodowym Laboratorium Oak Ridge w Tennessee (zbudowany, nawiasem mówiąc, z procesorów IBM) - tak, żeby wykonał to samo zadanie, co kwantowy komputer, w zaledwie dwa i pół dnia.

Czy kwantowe komputery są lepsze? Tego nadal nie wiemy

Od tamtego czasu za pomocą kwantowych procesorów udało się dokonać kilku obliczeń. Nigdy jednak nie były szybsze niż tradycyjne superkomputery. Na razie IBM pisze na swojej stronie, że „użytkownicy Eagle będą mogli badać nieznane jeszcze terytoria obliczeniowe”.

Czy kwantowe komputery to przełom? Prof. Scott Aaronson, informatyk zajmujący się obliczeniami kwantowymi, uważa, że maszyny te nie zrewolucjonizują wszystkiego. Z czasem będą mogły rozwiązywać konkretne, złożone problemy obliczeniowe - takie jak rozkład wielkich liczb na czynniki pierwsze (stosowany w szyfrowaniu danych) czy przewidzenie struktury białka na podstawie sekwencji aminokwasów, co jest niezwykle trudne nawet dla dzisiejszych superkomputerów. W innych zastosowaniach jednak mogą mieć jedynie niewielką przewagę, o ile w ogóle kiedykolwiek ją zdobędą. Na pewno nie zastąpią nam domowych komputerów, które wykorzystujemy do o wiele prostszych zadań.

Źródła: IBM