Κβαντικός υπολογιστής IBM: 19 δευτερόλεπτα αντί για 110 χρόνια

Ο κβαντικός επεξεργαστής Nighthawk r2 της IBM ολοκλήρωσε σε μόλις 19 δευτερόλεπτα ένα εξαιρετικά δύσκολο υπολογισμό, ο οποίος σύμφωνα με εκτιμήσεις ερευνητών θα χρειαζόταν περίπου 110 χρόνια σε έναν από τους ισχυρότερους υπερυπολογιστές του κόσμου.

Η συγκεκριμένη επίδειξη θεωρείται σημαντικό βήμα προς την πρακτική κβαντική υπεροχή (quantum advantage), καθώς πραγματοποιήθηκε σε εμπορικά διαθέσιμο σύστημα μέσω cloud.

Τι ακριβώς έκανε ο Nighthawk r2

Ο επεξεργαστής Nighthawk r2 διαθέτει 120 qubits. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν 61 από αυτά και εκτέλεσαν ένα πείραμα τυχαίας δειγματοληψίας κυκλωμάτων (random circuit sampling).

Μετά από 36 κύκλους λειτουργίας και 918 πύλες δύο qubits, ο επεξεργαστής παρήγαγε ένα εκατομμύριο δείγματα σε μόλις 19 δευτερόλεπτα. Η εκτέλεση έγινε μέσω της κανονικής πλατφόρμας cloud της IBM, χωρίς ειδική βαθμονόμηση.

Πώς υπολογίστηκαν τα 110 χρόνια

Η εκτίμηση των 110 ετών βασίζεται σε σύγκριση με τον υπερυπολογιστή Frontier. Οι ερευνητές υπολόγισαν ότι για να αναπαραχθούν τα ίδια δείγματα με συγκρίσιμη πιστότητα, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο συστολής δικτύων τανυστών (tensor network contraction), θα απαιτούνταν περίπου 1,2 × 10²⁷ κλασικές υπολογιστικές πράξεις.

Με συντηρητική εκτίμηση της συνεχούς απόδοσης του Frontier, αυτό αντιστοιχεί σε περίπου 110 χρόνια συνεχούς λειτουργίας.

Γιατί θεωρείται σημαντικό

Σύμφωνα με την ομάδα υπό τον φυσικό Tigran Sedrakyan της BlueQubit, πρόκειται για την πρώτη επίδειξη κβαντικού πλεονεκτήματος αυτού του τύπου σε εμπορικά διαθέσιμο και ευρέως προσβάσιμο κβαντικό επεξεργαστή. Οι ερευνητές δημοσίευσαν κυκλώματα, δείγματα και κώδικες, ώστε να μπορεί να επαληθευτεί το αποτέλεσμα από τρίτους.

Οι περιορισμοί της έρευνας

Το νούμερο των 110 ετών δεν αποτελεί απόλυτο όριο. Εξαρτάται από τη συγκεκριμένη μέθοδο προσομοίωσης που χρησιμοποιήθηκε. Καλύτεροι κλασικοί αλγόριθμοι στο μέλλον θα μπορούσαν να μειώσουν σημαντικά τον απαιτούμενο χρόνο. Το πείραμα δείχνει υπεροχή σε συγκεκριμένο είδος προβλήματος και όχι γενική υπεροχή σε όλες τις εφαρμογές.

Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν ως προδημοσίευση στο arXiv και έχουν επιβεβαιωθεί από διεθνή επιστημονικά μέσα.

Συμπέρασμα

Η επιτυχία του Nighthawk r2 δείχνει ότι τα εμπορικά διαθέσιμα κβαντικά συστήματα αρχίζουν να ξεπερνούν πρακτικά τους κλασικούς υπερυπολογιστές σε συγκεκριμένες κατηγορίες υπολογισμών. Ανοίγει τον δρόμο για περισσότερα πειράματα σε πραγματικά προβλήματα και ενισχύει τη συζήτηση γύρω από την πρακτική αξιοποίηση της κβαντικής υπολογιστικής.