Komputery kwantowe już istnieją i są prawdziwe. Po prostu tego jeszcze nie zauważyłeś.

Zdjęcie: IBM

Obietnica komputerów kwantowych wydaje się czymś, co zrewolucjonizuje znane
nam nowoczesne komputery. Z wyjątkową mocą obliczeniową dokonają czegoś
niewyobrażalnego dla jakiegokolwiek klasycznego superkomputera.
Jednakże, w rzeczywistości komputery kwantowe nie do końca spełniły oczekiwania
szumu medialnego. Twierdzenia o „atucie kwantowym” i o problemach, które zwykłe
komputery nie mogą rozwiązać, ale kwantowe już tak, przyciągnęły krytykę ze strony
zarówno sceptyków jak i entuzjastów tejże dziedziny. Oczywiście, widzieliśmy już
doprawdy imponujące postępy, zarówno teoretyczne jak i eksperymentalne, jednak
większość zdołała dokonać „wyczynów” przynosząc niewielki użytek w prawdziwym
świecie.
Coraz bardziej podchodzę do tego z entuzjazmem, ale nawet dla mnie analizowanie
czasem nazbyt rozentuzjazmowanego szumu staje się, bądźmy szczerzy, męczące i
bezcelowe. Więc zróbmy krok wstecz. Co tak naprawdę technologia kwantowa dla
nas zrobi? Jak daleko my się posunęliśmy i jak powinniśmy obchodzić się z
wpływem PR-u na szósty tak zwany ostateczny przełom kwantowy tygodnia? Żeby
odpowiedzieć na te pytania (lub raczej przefiltrować szum) Gizmodo wybrał się do
biura IBM na Manhattanie, żeby porozmawiać z Jerry Chowem, dyrektorem IBM
Quantum. Następująca rozmowa została poddana nieznacznej edycji ze względu na
poprawność gramatyczną i przejrzystość.
Gayoung Lee, Gizmodo: Dobrze, wyobraźmy sobie, że ja reaguję na to w ten
sposób: „Och, komputer kwantowy to stek bzdur”. Dlaczego w ogóle atut technologii
kwantowej powinien mnie obchodzić?
Jerry Chow: Myślę, że koniec końców naszym celem jest przyniesienie światu
komputer kwantowy, z którego można czerpać pożytek. Z kolei ważnym aspektem
komputera kwantowego jest to, że mamy szansę na stworzenie programu
obliczeniowego, który różni się od tego co my mamy dzisiaj. Jest to uzasadnione
matematycznie lub udowodniono istnienie algorytmów, które naprawdę pokazują jak
komputer kwantowy potrafi prześcignąć te klasyczne, na przykład w rozkładaniu
wielkich liczb na czynniki pierwsze do celów odszyfrowania lub symulacji bardzo
skomplikowanych struktur molekularnych, algorytm Grovera i te całe wyliczenia na
papierze.
Jednak kolejne pytanie brzmi, co możemy zrobić z rzeczami, które ludzie już tworzą?
To już sięga daleko od twierdzenia, że jest atut do danego problemu, lub jest to atut
polegającym na byciu lepszym niż wszystkie klasyczne chwyty, które można do tego
wykorzystać. Kiedy chcesz rozwiązać problem masz do swojej dyspozycji procesory
GPU i CPU, wszystkie komputery i algorytmy świata z których możesz skorzystać do
jego rozwiązania, prawda?

Atut kwantowy polega na tym, że naprawdę możemy użyć kwantowej technologii
komputerowej i do tego to co jest dla nas dostępne, czyli standardowe zasoby,
żebyśmy rozwiązali problem taniej, szybciej, bądź precyzyjniej.
Gizmodo: To całkiem odbiega od tego popularnego sloganu prasy, który idzie tak:
„Komputery kwantowe na zawsze zmienią komputerologię!”
Chow: Atut kwantowy postrzegam bardziej jako coś co zachodzi stopniowo. To nie
jest tak, że to koniecznie zmienia wszystko, co my potrafimy wyliczyć. Tak również
ulepszono procesory graficzne. Były one oczywiście używane do gier, pewnie była to
nisza, ale również podwyższono poprzeczkę w narodowych metodach
obliczeniowych wykorzystywanych do komputerów o dużej mocy obliczeniowej i
przez osoby studiujące struktury molekularne, kosmologię i problemy fizyki wysokich
energii, które wielce korzystają z możliwości obliczeniowych. My też się
spodziewamy czegoś podobnego: technologii kwantowej używanej jako
„rozszerzone narzędzie”.
Gizmodo: Pomysł z rozszerzeniem jest naprawdę interesujący, ponieważ ta dwójka,
czyli komputer klasyczny i kwantowy, są od siebie nieodłączne, prawda? Żeby
stwierdzić, czy komputery kwantowe działają poprawnie potrzebne jest
przeprowadzenie testów kontrolnych przy użyciu komputerów klasycznych. Jak
badacze wykorzystują tę relację na swoją korzyść?
Chow: To jest absolutnie ważna sprawa dotycząca tego jak to wszystko się staje.
Wszystko jest powiązane z klasycznym przetwarzaniem danych. Tylko dzięki
klasycznej metodzie wiemy, jak doświadczyć przetwarzania. Wgrywamy klasyczną
moc wejściową i otrzymujemy klasyczną moc wyjściową. Komputery kwantowe
używają mechaniki i układu kwantowego do odkrycia niezwykle ogromnej
przestrzeni, ale koniec końców my obliczamy wymiary, które zmieniają wszystko z
powrotem w klasyczną informację wyjściową, którą dalej procesujemy, używamy, lub
wykorzystujemy częściowo w naszym obliczaniu używając innych części naszego
obliczeniowego arsenału. Ludzie nie powinni się obawiać, że technologia kwantowa
zastąpi tę klasyczną!
Gizmodo: Zdecydowanie IBM jest wielkim graczem w tej dziedzinie, a ty jesteś od
piętnastu lat związany z jego rozwojem kwantowym. Z czego jesteś szczególnie
dumny, jeśli chodzi o zrealizowanie tego podejścia do atutu kwantowego?
Chow: Kiedy zaczynałem mieliśmy może od ośmiu do dziesięciu ludzi, którzy byli
bardziej skupieni na zwykłym tworzeniu lepszych urządzeń. Wtedy w połowie lat
dziesiątych podjęliśmy decyzję zabrania tego co my stworzyliśmy i faktycznie
wrzuciliśmy to w chmurę, żeby przejść z laboratorium fizycznego do doświadczenia z
przetwarzania danych. Nagle zaczęliśmy coraz mniej traktować to jako przekręcanie
gałek i kontrolowanie napięcia, a coraz bardziej myśleliśmy o tym jak to wykorzystać
jako narzędzie obliczeniowe i jako platforma do przetwarzania danych. Na dzień
dzisiejszy większość naszych systemów jest używana w kwantowych centrach
danych na całym świecie, jak również przez naszych klientów.
Do tego zauważamy coraz większe zaangażowanie. Na przykład, nasi
współpracownicy z Instytutu Riken w Japonii używają technologii kwantowej i ich
systemu obliczeniowego o dużej skali do celów opracowania struktury molekularnej.
Od tamtej pory jesteśmy w stanie przesuwać ten poziom energii (potrzebnej do

obliczeń) coraz bliżej zenitu klasycznych technik, przy czym naprawdę coraz bardziej
jesteśmy w stanie zrobić różnicę.
Gizmodo: Jaki jest najważniejszy element strategii IBM w tej dziedzinie?
Chow: Obecnie same tworzenie nie wystarczy. Musimy czerpać pożytek z
komputerów kwantowych, a bardzo ważnym elementem tej strategii jest
społeczność. Żeby znaleźć atut technologii kwantowej i jego pożyteczne
zastosowania ludzie muszą naprawdę mieć potrzebę zaawansowanych komputerów.
To jest ważny element naszej strategii ekosystemu i dlatego w naszej kwantowej
sieci jest niemal trzystu członków. Nie jesteśmy przemysłowymi ekspertami w
różnych rodzajach rynków usług, ale tu istnieje szansa dla służby zdrowia, nauk
przyrodniczych, ropy naftowej i gazu oraz przemysłu energetycznego.
Gizmodo: Więc komputery kwantowe nie są tak naprawdę przyszłością. One już
istnieją.
Chow: Tak. Komputery kwantowe naprawdę istnieją i można z nich korzystać.
Oczywiście tutaj dochodzi dużo marketingu i kręci się wokół tego dużo szumu, ale
można również, w sensie dosłownym, wypróbować obwody kwantowe na naszych
maszynach poprzez sieć internetową. Jest tyle do nauczenia, jeśli chodzi o dostępne
materiały do nauki. Jest duża grupa społecznościowa składająca się z ludzi, którzy
mogą ci pomóc przy rozpoczęciu. Możesz napisać ChatowiGPT, żeby zainstalował
Qiskita. Ludzie nie muszą doświadczyć tego tylko poprzez marketing, trzeba się przy
tym napocić!
Gizmodo: Dobrze. Jeśli atut kwantowy wciąż wzrasta, to co jest następnym celem?
Czego wyczekujesz najbardziej, jeśli chodzi o komputery kwantowe przez następne
dziesięć, może pięć lat, albo może i nawet przez następne kilka miesięcy?
Chow: Już zmierzamy ku nowemu urządzeniu o nazwie Nighthawk, które chcemy
przedstawić użytkownikom do końca tego roku. Myślę, że następnym wielkim celem
będzie prawdopodobnie seria kluczowych etapów związanych z atutem, gdzie
będzie można zobaczyć coraz więcej „krzyżyków” na liście wraz z uruchomieniem
coraz bardziej skomplikowanych obwodów elektrycznych przy korzystaniu z
komputerów kwantowych wraz z odejściem standardowego sprzętu. Więc jest to
rozmowa na kolejny rok. Jesteśmy bardzo zaangażowani w społeczność
poświęconą systemom obliczeniowych dużej skali.