Επανάσταση στα κομπιούτερ από την Google με τον νέο κβαντικό υπολογιστή

Μια πολύ σημαντική εξέλιξη στον τομέα της κβαντικής πληροφορικής ανακοίνωσε η Google, παρουσιάζοντας ένα νέο τσιπ και θα αλλάξει τα σύνορα της τεχνολογίας καθώς θα μπορεί να λύσει προβλήματα που οι σημερινοί υπολογιστές δεν μπορούν.

Το νέο κβαντικό τσιπ της Google με όνομα Willow εκτέλεσε έναν υπολογισμό σε λιγότερο από πέντε λεπτά, την ίδια στιγμή που ένας από τους ταχύτερους υπερυπολογιστές που υπάρχουν σήμερα θα χρειαζόταν... 10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 χρόνια, σύμφωνα με τον τεχνολογικό κολοσσό.

Το Willow μπορεί να μειώσει τα σφάλματα «εκθετικά», καθώς ο αριθμός των qubits αυξάνεται, δήλωσε ο αμερικανικός τεχνολογικός γίγαντας, γεγονός που «λύνει μια βασική πρόκληση στη διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων, την οποία ο τομέας επιδιώκει εδώ και σχεδόν 30 χρόνια». Σύμφωνα με αναλυτές, το Willow αποτελεί ένα νέο ορόσημο στον τρόπο με τον οποίο οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να αντιμετωπίσουν τα σφάλματα που συμβαίνουν κατά τη λειτουργία τους, καθώς η τεχνική τους γίνεται πιο αποτελεσματική στη μείωση των σφαλμάτων με όσο περισσότερα επιπλέον qubits χρησιμοποιούνται για τη διόρθωση αυτών των σφαλμάτων.

Τι είναι οι κβαντικοί υπολογιστές

Οι κβαντικοί υπολογιστές αξιοποιούν την κβαντομηχανική - την παράξενη συμπεριφορά των εξαιρετικά μικροσκοπικών σωματιδίων - για να λύσουν προβλήματα πολύ πιο γρήγορα από τους παραδοσιακούς υπολογιστές.

Ελπίζεται ότι οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορέσουν τελικά να χρησιμοποιήσουν αυτή την ικανότητα για να επιταχύνουν σημαντικά πολύπλοκες διαδικασίες, όπως η δημιουργία νέων φαρμάκων. Υπάρχουν επίσης φόβοι ότι θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για κακό - για παράδειγμα για να σπάσουν ορισμένοι τύποι κρυπτογράφησης που χρησιμοποιούνται για την προστασία ευαίσθητων δεδομένων.

Το τσιπ της Google βασίζεται σε υπεραγώγιμα qubits, μια τεχνολογία που απαιτεί έντονη ψύξη, η οποία θα μπορούσε να αποτελέσει περιοριστικό παράγοντα στην κλιμάκωση. «Μπορεί να είναι θεμελιωδώς δύσκολο να κατασκευαστούν κβαντικοί υπολογιστές με τόσο μεγάλο αριθμό qubits χρησιμοποιώντας υπεραγώγιμα qubits, καθώς η ψύξη τόσων πολλών qubits στην απαιτούμενη θερμοκρασία - κοντά στο απόλυτο μηδέν - θα ήταν δύσκολη ή αδύνατη», σημειώνουν οι αναλυτές

Στους κλασικούς υπολογιστές, οι πληροφορίες αποθηκεύονται σε bits. Κάθε bit είναι είτε ένα είτε μηδέν. Η κβαντική πληροφορική χρησιμοποιεί κβαντικά bits ή qubits τα οποία μπορεί να είναι μηδέν, ένα ή κάτι ενδιάμεσο. Θεωρητικά, οι κβαντικοί υπολογιστές θα είναι σε θέση να επεξεργάζονται πολύ μεγαλύτερους όγκους δεδομένων, οδηγώντας σε πιθανές ανακαλύψεις σε τομείς όπως η ιατρική, η επιστήμη και τα οικονομικά.

Ωστόσο όπως επισημαίνουν οι αναλυτές, το Willow που έχει 105 qubits, εξακολουθεί να είναι πολύ μικρό  για να κάνει χρήσιμους υπολογισμούς και οι κβαντικοί υπολογιστές θα χρειαστούν εκατομμύρια qubits για την επίλυση πραγματικά σημαντικών βιομηχανικών προβλημάτων.

Ο δρόμος της επιτυχίας για την Google

Η Google βρίσκεται στην πρώτη γραμμή της έρευνας για την κβαντική πληροφορική, μέσω του τμήματος Quantum AI. Το 2019, είχε ανακοινώσει ότι πέτυχε «κβαντική υπεροχή», με τον κβαντικό υπολογιστή Sycamore, που μπορούσε να εκτελέσει έναν συγκεκριμένο υπολογισμό σημαντικά ταχύτερα από τους ισχυρότερους κλασικούς υπερυπολογιστές που ήταν διαθέσιμοι εκείνη τη στιγμή.

Ο επεξεργαστής Sycamore είναι ένας κβαντικός επεξεργαστής 54 qubit, υπεραγώγιμος που χρησιμοποιεί κβαντικά κυκλώματα για να χειρίζεται qubits μέσω πολύπλοκων κβαντικών πυλών. Στο πρωτοποριακό πείραμά τους, η Google ανέθεσε στον Sycamore τη δειγματοληψία της εξόδου ενός τυχαία δημιουργημένου κβαντικού κυκλώματος. Τα αποτελέσματα επιτεύχθηκαν σε μόλις 200 δευτερόλεπτα, μια εργασία που εκτιμάται ότι θα χρειαζόταν ο ταχύτερος υπερυπολογιστής στον κόσμο περίπου 10.000 χρόνια για να την ολοκληρώσει.

Η επίτευξη της κβαντικής υπεροχής αποτέλεσε κομβική στιγμή τόσο για τη Google όσο και για τον ευρύτερο τομέα της κβαντικής πληροφορικής. Απέδειξε τη δυνατότητα των κβαντικών συστημάτων να αντιμετωπίσουν προβλήματα που επί του παρόντος είναι δυσεπίλυτα για τις κλασικές μηχανές.

Παρά τις σημαντικές προόδους, παραμένουν πολλές προκλήσεις για την αξιοποίηση του πλήρους δυναμικού της κβαντικής πληροφορικής. Ζητήματα όπως η συνοχή των qubit, τα ποσοστά σφάλματος και η κλιμάκωση του αριθμού των qubit θέτουν σημαντικά εμπόδια. Η Google συνεχίζει να ερευνά μεθόδους διόρθωσης σφαλμάτων και πιο σταθερούς σχεδιασμούς qubit για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων.

Κοιτάζοντας μπροστά, η Google στοχεύει να προωθήσει τις δυνατότητες κβαντικής πληροφορικής για την επίλυση πραγματικών προβλημάτων σε διάφορους τομείς, όπως η ανακάλυψη φαρμάκων, τα προβλήματα βελτιστοποίησης και η κρυπτογράφηση. Στόχος είναι να αναπτυχθούν κβαντικοί επεξεργαστές που θα μπορούν να λειτουργούν με υψηλή πιστότητα και πολλά qubits, ανοίγοντας το δρόμο για πρακτικές κβαντικές εφαρμογές.

Ο κβαντικός υπολογιστής της Google αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό άλμα προς τα εμπρός στην υπολογιστική τεχνολογία, διευρύνοντας τα όρια του εφικτού. Καθώς η έρευνα συνεχίζεται, οι επιπτώσεις της κβαντικής πληροφορικής θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε πρωτοποριακές ανακαλύψεις και καινοτομίες σε πολλούς τομείς, προαναγγέλλοντας μια νέα εποχή υπολογιστικής ισχύος. Ενώ πολλές προκλήσεις βρίσκονται μπροστά μας, η δέσμευση της Google για την προώθηση της κβαντικής τεχνολογίας θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει την κατανόησή μας για την πληροφορική τα επόμενα χρόνια.