Φανταστείτε τον ταχύτερο υπερυπολογιστή που υπάρχει σήμερα εν λειτουργία. Και του ζητάτε να κάνει έναν τόσο πολύπλοκο υπολογισμό που θα χρειαζόταν δισεκατομμύρια χρόνια για να τον ολοκληρώσει. Ο απαραίτητος χρόνος υπερβαίνει κατά μερικά δισεκατομμύρια χρόνια την ηλικία του σύμπαντος. Και τώρα αναθέτετε τον ίδιο υπολογισμό σε έναν κβαντικό υπολογιστή που «τρέχει» με τον Willow, τον επεξεργαστή που παρουσίασε η Google στις 9 Δεκεμβρίου. Θα είχατε τελειώσει σε λιγότερο από πέντε λεπτά!
Για ποιο λόγο συμβαίνει αυτό; Η αλήθεια είναι ότι κανένας δεν μπορεί, προς το παρόν, να δώσει επιστημονική απάντηση που να τεκμηριώνεται με αποδείξεις. Μπορεί όμως να κάνει εικασίες για έναν υπολογισμό που δεν γίνεται μόνο στο δικό μας σύμπαν, αλλά και σε άλλα, παράλληλα, σύμπαντα.
Ομως ας πάρουμε τα πράγματα από την αρχή. Η Google έχει ένα εργαστήριο Κβαντικής Τεχνητής Νοημοσύνης. Το εργαστήριο διευθύνεται από τον Χάρτμουντ Νέβεν, ο οποίος έκανε και τη σχετική ανακοίνωση στο blog της εταιρείας.
Πράγματι, ο Willow έκανε μέσα σε λιγότερο από πέντε λεπτά μία δουλειά για την οποία ο ισχυρότερος υπολογιστής που υπάρχει σήμερα σε λειτουργία θα απαιτούσε πολλά δισεκατομμύρια χρόνια.
Οπως εξηγεί ο Νέβεν, ο συμβατικός υπολογιστής δουλεύει με bits, τη θεμελιώδη μονάδα πληροφορίας, βασισμένος στο δυαδικό σύστημα. Δηλαδή ένα bit μπορεί να είναι είτε 0, είτε 1. Ο κβαντικός υπολογιστής, που χρησιμοποιεί ιδιαίτερα και σπάνια υλικά, δουλεύει με quibits.
Oταν όμως εισχωρείς τόσο βαθιά στο μικρόκοσμο, διαπιστώνεις το εξής: ένα quibit μπορεί να έχει πολλές μορφές ταυτοχρόνως. Να είναι και 0 και 1 την ίδια στιγμή. Αυτό σημαίνει ότι τα quibits κάνουν πιο γρήγορους υπολογισμούς από τα bits.
Ο συμβατικός υπολογιστής χρησιμοποιεί ένα σύμπαν, ο κβαντικός πολλά
O Νέβεν γράφει στο blog της Google ότι αυτή η συνθήκη είναι συμβατή με τη θεωρία για τα πολλαπλά σύμπαντα. Με άλλα λόγια, ο υπολογισμός που κάνει ο κβαντικός υπολογιστής δεν γίνεται μόνο στο δικό μας σύμπαν, αλλά και σε άλλα, παράλληλα.
Ο συμβατικός υπολογιστής χρησιμοποιεί ένα σύμπαν, ο κβαντικός πολλά! Η ιδέα των παράλληλων συμπάντων (ή πολλαπλών κόσμων) έχει μακρά ιστορία, με ρίζες που εκτείνονται τόσο στη φιλοσοφία όσο και στην επιστήμη.
Ο Αμερικανός φυσικός Hugh Everett ανέπτυξε την ερμηνεία των πολλών κόσμων στη κβαντομηχανική. Σύμφωνα με την ερμηνεία αυτή, κάθε φορά που λαμβάνει χώρα μια κβαντική μέτρηση, το σύμπαν «διασπάται» σε πολλαπλές πραγματικότητες, όπου κάθε πιθανή έκβαση του γεγονότος πραγματοποιείται.
Το μέλλον είναι.. κβαντικό
Ωστόσο πρόκειται για ιδέες που υπάρχουν στη θεωρία, αλλά δεν έχουν αποδειχθεί και στο εργαστήριο. Ομως οι κβαντικοί υπολογιστές υπάρχουν και εξελίσσονται με τέτοιους ρυθμούς ώστε τις επόμενες δεκαετίες είναι βέβαιο ότι θα αλλάξουν τον κόσμο.
Θα εκπαιδεύουν πιο γρήγορους και καλύτερους αλγόριθμους. Θα κατασκευάζουν, σε πολύ σύντομο χρόνο, ίσως και μέσα σε λίγα λεπτά, καινούργια φάρμακα. Θα δημιουργούν μοντέλα πρόβλεψης και εξέλιξης των κλιματικών συνθηκών και θα μας επιτρέψουν να κατανοήσουμε τη λειτουργία του σύμπαντος αλλά και του εγκεφάλου μας.
Σήμερα υπάρχουν εκατοντάδες κβαντικά συστήματα διαθέσιμα ανά τον κόσμο. Πολλοί από τους υπάρχοντες κβαντικούς υπολογιστές είναι διαθέσιμοι μέσω του cloud (IBM Quantum Experience, Amazon Braket). Αυτό επιτρέπει σε ερευνητές, εταιρείες και προγραμματιστές να έχουν πρόσβαση χωρίς να χρειάζονται φυσικό εξοπλισμό. Ποιο είναι το μεγαλύτερο τους πρόβλημα; Τα λάθη τους. Τα quibits είναι, ακόμα, «ευαίσθητα».
