NA EZ KISZÁMOLJA, KI NYERI A VÁLASZTÁSOKAT


hirdetés


De jó lenne, ha már a kezem ügyében lenne egy működő kvantumszámítógép! Nemrég ugyanis arról olvastam, hogy egy ilyen ketyere a mai módszereknél sokkal pontosabban tudná előre jelezni akár egy választás kimenetelét is. Egy kutatás a kvantumszámítás és neurális hálózati technológia ötvözésével az elnökválasztás előtti adatok feldolgozásával a legtöbb közvéleménykutató akkori jóslásával ellentétben Trump győzelmét hozta ki, mivel olyan összefüggéseket is figyelembe vett, amelyeket az alkalmazott digitális modellek nem.

Jobban belegondolva, akkor most tényleg jó lenne az a masina?

Akárhogy is lesz, az utóbbi néhány hónapban mintha megélénkült volna a kvantumszámítógéphez vezető sztráda forgalma.

A legutóbbi nagy dobás e hónap elején, pontosan ötödikén volt, amikor is a Google bemutatta 72 qubites csipjét az Amerikai Fizikai Társulat Los Angeles-i ülésén. A Bristlestone nevű újdonság tesztelését még csak most kezdték el, de a szakértők bizakodnak, hogy a kvantumfölényt néhány hónapon belül elérik.

Mielőtt továbbklikkelnek, gyorsan tisztázzunk néhány kifejezést. Bitekről már vélhetően hallottak, ez a digitális technikában az adatmennyiségek legkisebb egysége, a hagyományos számítógépek információs alapegysége, amely mindössze két különböző értékkel ábrázolható, amit 0-1, igen-nem, vagy van jel-nincs jel kombinációnak tekinthetünk. Magyarán az információ-áradat e változatok szinte végtelen számú és tömegű variációiból áll össze.

A kvantumszámítások alapegysége ezzel szemben a kvantumbit, vagy qubit, mely a kvantummechanika tulajdonságaihoz híven mindkét állapotban egyszerre létezhet. 

A szakemberek szerint a qubitek ilyenkor szuperpozícióba kerülnek. Könnyen belátható, hogy ez a lehetőség elvileg a hagyományosnál exponenciálisan több számítási probléma megoldására nyit teret egy időegység alatt, s minél több ilyen qubitből áll egy rendszer, annál nagyobb a párhuzamos kombinációk lehetősége, és annál bonyolultabb feladatokat lehet a szokásosnál gyorsabban megoldani.

A kvantumfölény pedig azt a helyzetet jelenti, amikor egy ilyen kvantumszámításokat végző masina képességei már hibajavítások nélkül meghaladják a legnagyobb, digitális technikán alapuló szuperszámítógépét. Ezt a határt egyesek már tavalyra jósolták, ám a másik két nagy versenyző, az IBM novemberben bemutatott 50 qubites rendszere (korábban erre az értékre tették e határ átlépését) és az Intel januárban kihozott 49 qubites csipje is alulmúlta a várakozásokat.

Az IBM rendszere például mindössze 90 milliomod másodpercig tudott stabilan kvantumszámításokat végezni, amire nem lehet még alapozni, nemhogy kijelenteni, hogy tokkal vonóval kész a kvantumszámítógép. A gond ugyanis, hogy egy nagyteljesítményű kvantumszámításban a qubiteknek tökéletes összehangoltságban (kvantum-összefonódásban) és stabilan kellene működniük, mindaddig, amíg a számítás végeredményét ki tudják nyerni a mérés után. Csakhogy a mérés során a qubitek szuperpozíciója összeomlik és visszaállnak a kettős hagyományos állapot valamelyikébe.   Emellett a számítási folyamatban túl sok még a hiba és ingadozás, amit a szakemberek zajnak neveznek. A zaj ugyan különböző hibajavító mechanizmusokkal csillapítható, ám ezekhez 100, vagy akár 500 qubit beépítésére volna szükség. Ettől pedig még messze vagyunk.

Egy két évvel ezelőtti becslés szerint pedig minél több qubitet használnak fel, annál nagyobb a hibalehetőség. Ez pedig a róka fogta csuka, csuka fogta róka esete.

A jelenleg ismert rendszerek nagyon sérülékenyek és menthetetlenül zajosak. 

Ahogy Andre Childs, a Marlylandi Egyetem szakértője a New Scientistnek ezt mondta a Google Quantum AI Lab, a NASA és az Egyetemek Űrkutatási Szövetsége közös gyermekéről, a Bristlecone-ról is.

Az egyes szereplők az anyagtudomány különböző megközelítéseivel – szupravezetők, ultrahideg atomok, illetve ionok bevetésével) igyekeznek létrehozni a qubiteket. Mindegyik módszer sajátos kihívásokkal küzd. Az ultrahideg atomok nagyobb léptékű fejlődést ígérnek, ám a kvantumfölényhez még túl sok a „zaj”. Az ultrahideg ionok ezzel szemben „csendesebbek”, ám a kutatók a bevetésükkel eddig csak 10-20 qubitig jutottak.   

A nehézségeket némileg ellensúlyozza az MIT Technology Review jóslata, miszerint öt éven belül az uralmat visszavonhatatlanul átveszik a kvantumszámítógépek. 

Addig őrületes összegeket (hazánkban is forintmilliárdokat) költenek e téma kutatására, miközben a fejlesztők bizodalmait csökkentheti, hogy az ugyan egyre hosszabb fejlesztési fázisokat felmutató, ám immár nano-áramkörökkel operáló hagyományos digitális elektronikában is van még jócskán kakaó.

Az érdekek és ellenérdekek szövedékének felfejtése helyett nézzük, milyen területeken előzheti meg egy stabilan működő kvantumszámítógép a jelenleg – „átszámítva” – 56 qubites teljesítményre képes legnagyobb digitális szuperszámítógépeket.

Mindenekelőtt olyan feladatok jöhetnek szóba, ahol rengeteg, folyamatosan változó tényezőt kell figyelembe venni, mint például a klímaváltozás modellezése, az időjárási rendszerek feltérképezése, vagy az egyes térségek populációdinamikája, migrációs trendjei.

De egy jól működő kvantumszámítógép képes lenne feltörni a legbonyolultabb jelenleg működő titkosítási rendszert is, ami megint új kihívásokat jelent. 

Nem véletlen, hogy máris megkezdték azoknak a matematikai kódoknak, biztonsági algoritmusoknak a kidolgozását, amelyekkel a kormányoktól világcégekig és bankokig rémisztő lehetőség elkerülhető. De vajon tényleg lehet-e majd túljárni a kvantumszámítógép eszén?

Egyesek szerint egy a hathoz az esélye, hogy az új műszaki eszköz 2027-ig minden jelenleg létező titkosításon átverekszi magát, de ez az lehetőség 2031-ra már egy a kettőre nő. Harminc év múlva pedig már biztos, hogy számolhatunk e tökéletes hackerrel. 

S mivel egy teljesen új titkosítási standard kidolgozása húsz évig is eltarthat, azonnal lépni kell, mielőtt minden titkunk napvilágra kerül.   

A kvantumszámítás gyakorlatba való átültetésének egyik első példája máris korábban hihetetlen fejlődést produkált. A kvantumóra például már csak négymilliárd év alatt késik egy másodpercet. Ez azonban még nem kell, hogy lázba hozza a műszaki újdonságok rajongóit. Öt év múlva még aligha lesz az íróasztalunkon egy kvantumPC!

Palugyai István