V říjnu se Google pokusil přesvědčit svět o tom, že dosáhl kvantové nadvlády, nebo také kvantové nadřazenosti (v angličtině je zažitý pojem quantum supremacy). Je tomu skutečně tak? A pokud ano, co to znamená pro vývoj kvantových počítačů?

Kvantové počítače slibují sice specializovanou, ale zato extrémně rychlou práci. To, co by i ty nejrychlejší tradiční superpočítače musely počítat tisíce let, zvládl by skutečný kvantový počítač během sekund či minut.

Tvrzení Googlu, že vytvořil první plně programovatelný kvantový počítač, se setkal střídavě s nadšením a skepsí. Se skepsí primárně u těch, kteří znají obdobná bombastická tvrzení od IBM nebo D-Wave. Ač se mohou snažit tvrdit opak jak chtějí, jejich počítače nejsou skutečnými kvantovými stroji, byť samozřejmě dosáhly podstatných pokroků, už jen například využíváním kvantových bitů – qubitů – a jevů jako je kvantová superpozice nebo kvantové provázání.

Co je kvantová nadvláda? Třiminutové stručné shrnutí v angličtině:

54 qubitů, kvantový čip a klasická elektronika

Čip, který má fungování kvantového počítače umožňovat, pojmenovali inženýři Googlu Sycamore a tvoří ho 54 qubitů, každý vytvořený svazky supravodivých drátů.

V článku pro University of Pennsylvania vysvětluje vědec Lee Bassett, sám vědec a vývojář kvantových počítačů, čeho přesně Google dosáhl, jaké jsou argumenty pro a proti kvantové nadvládě a jakou budoucnost kvantové počítače vůbec mají.

Jádrem kvantového počítače Googlu, popisuje Bassett, je křemíkový čip o velikosti čtverečního centimetru. Hliník, kterým je čip potažen, se při extrémně nízkých teplotách stává supravodivým a náboj se dokáže přemisťovat bez ztráty teploty. I další procesy, které probíhají, mají za cíl hlavně počítač ochladit na co nejnižší možnou teplotu – kvantové počítače zatím dokážeme používat primárně při teplotách blízkých nule.

Jak ale Bassett zdůrazňuje – „zbytek je klasická elektronika“.

Čip Sycamore leží v masivní „ledničce“, jejíž jediným smyslem je udržet ho na teplotě blízké absolutní nule. Lednice je naplněná tekutým héliem.

Dlouhý a nedokonalý vývoj

Vývoj kvantových počítačů má stále řadu výzev, které se ještě vyřešit nepodařilo. To, co Google dokázal, je hlavně důkazem efektivity kvantových výpočtů. Proces, který by na tradičním počítači zabral deset tisíc let, zvládl „kvantový“ – byť ne zcela – za něco málo přes dva dny.

Problém ale je, že kvantový algoritmus Googlu nemá reálný smysl a efekt, je vlastně jen demonstrací; podobnou kritiku vznesl konkurent IBM, a má pravdu. Kvantová nadvláda je sice hezká, ale znamená to něco trochu jiného, než si myslíme. V podstatě jde jen o to, že Google dokázal vypočítat algoritmus mnohem rychleji, než je možné na tradičním počítači díky využití několika principů kvantové mechaniky v praxi.

To je samo o sobě fantastické, ale rozhodně to neznamená, že bychom se na dotek přiblížili k funkčním, plnohodnotným kvantovým počítačům. Ty jsou stále mnoho let, spíše desítek let, daleko, a jde jen o další dílčí krůček vstříc kvantové budoucnosti.

Sycamore

Nezvratný úspěch, který zatím nemá využití

Nepochybné je, že se úspěch Googlu do učebnic zapíše. Je to úžasný výsledek brilantních myslí těch nejlepších vědců – svět kvantové mechaniky je totiž na hony vzdálený běžnému člověku; je tak složitý, že vůbec pochopit jen malou část jeho praktických principů je vemli nerealistické pro většinu z nás.

Je také pravda, že čip Googlu je kvantový a je programovatelný, tedy i v tomto si může zapsat význačný úspěch. Nemluvme raději o úplném kvantovém počítači, to opravdu ne, ale už je to blíž.

Kvantový počítač Googlu je vlastní první vstupní kámen – něco jako byl ENIAC pro klasické počítače. 54 qubitů, které Google má, ještě nic moc neznamenají. Na věci, jako je prolomení šifrovacích modelů, by bylo odhadem potřeba kolem 10 milionů. I na to však, doufejme, časem dojde.

Sečteno a podtrženo: Ano, Google sestrojil kvantový čip. Ne, nejde o výraznou praktickou změnu. Google tedy pravdu tvrdí, ale zároveň se v médiích trochu přehání, čím objev firmy je. Jde „jen“ o důležitý krok dál: Ne o něco, co nám bude v blízké budoucnosti užitečné.

Zdroj: 1, 2, 3