Κβαντικοί Υπολογιστές και Το Επόμενο Βήμα.

Όλοι μιλούν για την επανάσταση των κβαντικών υπολογιστών – μηχανές που υπόσχονται να λύσουν προβλήματα που οι σημερινοί υπερυπολογιστές θα χρειάζονταν χιλιετίες για να τα σκεφτούν. Από τη δημιουργία νέων φαρμάκων μέχρι το σπάσιμο κάθε κρυπτογράφησης, οι υποσχέσεις είναι τεράστιες.

Όμως, πού βρισκόμαστε πραγματικά; Σύμφωνα με τις τελευταίες αναλύσεις από κορυφαίους επιστήμονες του κλάδου, διανύουμε μια κρίσιμη, αλλά και δύσκολη, μεταβατική φάση.

Μέχρι σήμερα, βρισκόμαστε στην εποχή που οι ειδικοί ονομάζουν “NISQ” (Noisy Intermediate-Scale Quantum).

Intermediate-Scale (Ενδιάμεση Κλίμακα): Έχουμε πλέον εντυπωσιακές μηχανές από κολοσσούς όπως η Google και η IBM, που διαθέτουν εκατοντάδες, ή και χιλιάδες, “qubits” (τις κβαντικές μονάδες πληροφορίας).

Noisy (Θορυβώδης): Εδώ είναι το πρόβλημα. Τα qubits είναι απίστευτα ευαίσθητα. Η παραμικρή δόνηση, αλλαγή θερμοκρασίας ή ακτινοβολία (ο “θόρυβος”) μπορεί να τα κάνει να “χάσουν” την πληροφορία τους και να προκαλέσουν λάθη στους υπολογισμούς.

Αυτός ο “θόρυβος” είναι ο μεγαλύτερος εχθρός της κβαντικής υπολογιστικής. Εξαιτίας του, οι σημερινοί κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να εκτελέσουν μόνο μικρούς, εξειδικευμένους υπολογισμούς για ελάχιστο χρόνο, πριν τα λάθη συσσωρευτούν και το αποτέλεσμα γίνει άχρηστο.

Το “FASQ”

Η επιστημονική κοινότητα αρχίζει τώρα να μιλά για το επόμενο, απαραίτητο βήμα. Αν το “NISQ” είναι το πείραμα, ο στόχος είναι το “FASQ” (Fault-Tolerant Application-Specific Quantum).

Fault-Tolerant (Ανεκτικό σε Σφάλματα): Αυτή είναι η μαγική λέξη. Οι επιστήμονες δεν προσπαθούν απλώς να φτιάξουν περισσότερα qubits, αλλά καλύτερα qubits. Ο στόχος είναι να δημιουργήσουν “λογικά qubits” – όπου πολλά “θορυβώδη” φυσικά qubits συνεργάζονται για να σχηματίσουν ένα, σταθερό, “τέλειο” qubit που μπορεί να εντοπίζει και να διορθώνει τα δικά του λάθη σε πραγματικό χρόνο.

Application-Specific (Συγκεκριμένης Εφαρμογής): Η πραγματικότητα είναι ότι δεν θα έχουμε σύντομα έναν κβαντικό υπολογιστή γενικής χρήσης (όπως το laptop μας). Οι πρώτες πραγματικά χρήσιμες μηχανές θα είναι “FASQ”: πανάκριβα, εξειδικευμένα μηχανήματα, φτιαγμένα για να κάνουν ένα πράγμα τέλεια.

Οι αναλυτές καταλήγουν ότι η πρώτη “κβαντική υπεροχή” που θα δούμε στην πράξη δεν θα είναι το σπάσιμο κωδικών. Θα είναι η επιστημονική προσομοίωση.

Ένας “FASQ” υπολογιστής, σχεδιασμένος ειδικά γι’ αυτόν τον σκοπό, θα μπορεί να προσομοιώσει με απόλυτη ακρίβεια τη συμπεριφορά πολύπλοκων μορίων. Αυτό θα επιτρέψει σε φαρμακευτικές εταιρείες να σχεδιάζουν νέα φάρμακα σε υπολογιστή (μειώνοντας δραματικά τον χρόνο έρευνας) ή σε εταιρείες υλικών να εφεύρουν νέα υλικά με πρωτοφανείς ιδιότητες.