Ce-ar fi dacă computerul cuantic care vi s-a promis timp de 30 de ani ar deveni în sfârșit realitate? Exact asta susține IBM săptămâna aceasta, anunțând o descoperire care ar putea schimba totul. Potrivit cercetătorilor săi, tocmai au atins o piatră de hotar științifică majoră: rezolvarea celui mai mare blocaj din calculul cuantic: gestionarea erorilor.
Un anunț ambițios, cu siguranță, dar unul care se bazează pe două studii noi publicate la începutul lunii iunie pe serverul de preprint arXiv. Printr-o nouă metodă de corecție a erorilor numită LDPC cuantic (Low-Density Parity Check), IBM consideră că a găsit cheia transformării computerelor cuantice din jucării de laborator în mașini industriale cu adevărat puternice, fiabile și utilizabile.
Pentru a înțelege impactul acestei descoperiri, trebuie mai întâi să înțelegem călcâiul lui Ahile al computerelor cuantice: erorile de calcul. Spre deosebire de biții clasici (0 sau 1), qubiții, unitățile de bază ale calculului cuantic, pot exista în mai multe stări suprapuse. Acest lucru le permite teoretic îmbunătățiri de zece ori ale performanței… dar face și manipularea lor extrem de instabilă. Cel mai mic zgomot, schimbare de temperatură sau perturbație electromagnetică poate determina un qubit să treacă într-o stare eronată. Drept urmare, calculele devin rapid inexacte, chiar inutilizabile. Până acum, această fragilitate a împiedicat orice speranță de a proiecta o mașină cuantică la scară largă, fiabilă, cu alte cuvinte, tolerantă la erori.
Aici intervine marea promisiune a IBM. Datorită noilor coduri de corecție cuantică LDPC, fiecare qubit logic (utilizat pentru calcul) poate fi acum protejat de un număr mult mai mic de qubiți fizici (utilizați pentru a securiza datele împotriva erorilor). Concret, aceasta înseamnă că computerele cuantice pot fi scalate fără a fi copleșite de propriile erori. IBM vorbește despre o eficiență de scalare de nouă ori mai mare decât tehnicile anterioare și despre un sistem capabil să gestioneze erorile cu 90% mai rapid.
Cheia prezintă două tipuri complet noi de mașini:
Starling (planificată pentru 2029): 200 de qubiți logici, protejați de aproximativ 10.000 de qubiți fizici, pentru un total de 100 de milioane de operații cuantice posibile.
Blue Jay (așteptată pentru 2033): 2.000 de qubiți logici, sau 1 miliard de operații cuantice.
Mașinile actuale efectuează aproximativ 5.000 de operații cuantice, cu un număr mult mai limitat de qubiți. Cu alte cuvinte, dacă IBM reușește, saltul de putere ar fi de câteva ordine de mărime.
De ce este acest anunț atât de important? Pentru că, potrivit IBM, marchează sfârșitul blocajului științific. Până acum, pur și simplu nu știam cum să dezvoltăm arhitecturi cuantice fără ca rata de eroare să facă imposibil orice calcul. „Știința a rezolvat problema”, spune Jay Gambetta, vicepreședinte al diviziei cuantice a IBM. Provocarea este acum tehnologică, nu mai teoretică: construiește, integrează și perfecționează. O tranziție simbolică care introduce calculul cuantic într-o nouă eră, una a practicității.
Aceste mașini viitoare se vor baza pe o nouă platformă hardware, numită Loom, care succeadă actualei arhitecturi Heron. Pentru a pregăti dezvoltatorii și cercetătorii pentru aceste noi computere, IBM a lansat deja Qiskit 2.0, un mediu de programare open-source. Scopul? Să permită imediat crearea de algoritmi cuantici capabili să profite de această putere fără precedent. Pentru că, odată ce erorile vor fi corectate, va trebui să știm ce să facem cu această putere.
Ani de zile, ideea unui „avantaj cuantic” – în care computerele cuantice ar depăși mașinile clasice în problemele din lumea reală – a rămas ipotetică. Au fost făcute câteva demonstrații ocazionale (în special la Google), dar acestea se referă la calcule fără aplicații în lumea reală. Cu Starling, apoi Blue Jay, IBM speră să depășească această etapă experimentală. Dacă mașinile vor da rezultate, acestea ar putea deschide calea pentru progrese revoluționare în modelarea moleculară, chimie, optimizarea logisticii și chiar inteligența artificială.
Poll: Ce implicații crezi că ar putea avea realizarea computerele cuantice IBM Starling și Blue Jay în lumea tehnologică?
Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România
Leave a Reply