Κάποια στιγμή τον Ιανουάριο είχαμε αναρωτηθεί αν η πρόοδος στον τομέα των ερευνών για τους κβαντικούς υπολογιστές θα μας έφερνε σύντομα προ εκπλήξεων (Κβαντικοί υπολογιστές: Mεγάλη ελπίδα ή απειλή;). Την ίδια μέρα είχαμε αναφερθεί και στην πολύ δραστήρια παρουσία της εταιρείας Quantinuum και στη σημαντική χρηματοδότηση που μόλις είχε λάβει από μεγάλους επενδυτές. Προχθές Τετάρτη 3 Απριλίου, μία επίσημη ανακοίνωση επιβεβαίωσε τις υποψίες μας σχετικά με πιθανές σημαντικές εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα, και οι εξελίξεις είχαν άμεση σχέση με την Quantinuum. Για την ακρίβεια, δεν έχουν σχέση μόνο με την Quantinuum αλλά και με τον γίγαντα της τεχνολογίας, την Microsoft (MSFT NASDAQ).
Οι τίτλοι των επίσημων ανακοινώσεων των δύο εταιρειών, όπως και οι τίτλοι των άρθρων του ηλεκτρονικού Τύπου που ειδικεύεται στα τεχνολογικά θέματα μας δίνουν μία πολύ καθαρή εικόνα για την πιθανή σημασία αυτής της εξέλιξης. Ο τίτλος του σχετικού άρθρου του techcurunch.com είναι: «Η Microsoft και η Quantinuum λένε πως φέρνουν τη νέα εποχή στους κβαντικούς υπολογιστές».
Ο τίτλος του endgagdet.com είναι: «Η Microsoft μπορεί να έκανε επιτέλους χρήσιμους τους κβαντικούς υπολογιστές». Η επίσημη ανακοίνωση της Microsoft αναφέρει: «Πώς η Microsoft και η Quantinuum έφθασαν στο αξιόπιστο quantum computing», ενώ αυτή της Quantinuum αναφέρει πως: «Η Quantinuum και η Microsoft πέτυχαν μία σημαντική πρόοδο που ξεκλειδώνει μία νέα εποχή αξιόπιστου quantum computing».
Τι έχει γίνει λοιπόν, τι είναι αυτό που έχουν πετύχει οι ερευνητές των δύο επιχειρήσεων; Θα προσπαθήσουμε να δώσουμε μία γενική εικόνα χωρίς να μπούμε σε πολλές τεχνικές και επιστημονικές λεπτομέρειες, τις οποίες ίσως να μην μπορούμε να καταλάβουμε και εμείς. Όπως είχαμε δει και τον Ιανουάριο, η βασική διαφορά μεταξύ των κλασσικών και των κβαντικών υπολογιστών είναι πως χρησιμοποιούν μία διαφορετική δομική μονάδα υπολογιστικής ισχύος.
Οι μεν κλασσικοί χρησιμοποιούν το bit το οποίο μπορεί να πάρει μόνο δύο τιμές (0 και 1), οι δε κβαντικοί το qubit το οποίο μπορεί να πάρει έναν πολύ μεγαλύτερο αριθμό τιμών και κατά συνέπεια έχει πολύ μεγαλύτερη υπολογιστική ισχύ. Αυτό το στοιχείο δίνει τη δυνατότητα στους κβαντικούς υπολογιστές να μπορούν να ολοκληρώνουν μέσα σε δευτερόλεπτα υπολογισμούς που οι κλασσικοί καταφέρνουν σε πολλά λεπτά ή ώρες ή ακόμα και ημέρες.
Το σημαντικότερο πρόβλημα των κβαντικών υπολογιστών και των qubits είναι πως πολύ συχνά παρουσιάζουν αστάθεια κατά τη διάρκεια των υπολογισμών, με συνέπεια την εμφάνιση λαθών. Η ερευνητική ομάδα της Microsoft, η οποία λειτουργεί μέσα στο τμήμα του τεχνολογικού κολοσσού που ονομάζεται Azure Quantum, σκέφθηκε μία λύση στο πρόβλημα και τα μηχανήματα της Quantinuum έδωσαν τη δυνατότητα στους ερευνητές των δύο επιχειρήσεων να δοκιμάσουν αυτή την ιδέα.
Η βάση αυτής της ιδέας βρίσκεται στη «συνεργασία» μεταξύ των μεμονωμένων qubits (τα οποία αποκαλούνται σε αυτή την περίπτωση physical qubits) και την δημιουργία ομάδων που αποκαλούνται logical qubits ή virtual qubits. Κάθε logical qubit αποτελείται από μερικά physical qubits τα οποία λειτουργούν σε συντονισμό μεταξύ τους. Η ομάδα έρευνας της Azure Quantum σκέφθηκε πως η ομαδοποίηση των physical qubits θα μπορούσε να κάνει πιο αξιόπιστη τη διαδικασία υπολογισμών και να μειώσει κατά πολύ το ποσοστό λαθών.
Τα πειράματα με τη χρήση του ειδικού εξοπλισμού που έχει δημιουργήσει η Quantinuum είχαν εξαιρετικά ενθαρρυντικά αποτελέσματα. Όπως αναφέρεται στις ανακοινώσεις των δύο εταιρειών, κατά την διάρκεια των πειραμάτων με την χρήση των logical qubits καταγράφηκαν 14.000 περιπτώσεις ανεξάρτητων μεταξύ τους υπολογισμών, χωρίς το παραμικρό λάθος.
Σύμφωνα με τις ίδιες ανακοινώσεις, η μείωση του ποσοστού λαθών κατά την υπολογιστική διαδικασία ήταν πραγματικά εντυπωσιακή, αφού η αξιοπιστία των υπολογισμών με τη χρήση των logical qubits ήταν 800 φορές μεγαλύτερη από αυτήν των υπολογισμών με την χρήση των μεμονωμένων physical qubits. Εδώ πρέπει να σημειώσουμε πως ο προηγμένος εξοπλισμός της Quantinuum περιλαμβάνει και μηχανισμούς άμεσου εντοπισμού λαθών και διόρθωσής τους σε πραγματικό χρόνο έτσι ώστε να μην επηρεάζεται καθόλου η αξιοπιστία των υπολογισμών.
Για να φύγουμε λίγο από τα ζητήματα αμιγώς επιστημονικού χαρακτήρα, θα εστιάσουμε σε αυτό που είδαμε στην ανακοίνωση της Microsoft, η οποία υποστηρίζει πως με τη μεγάλη πρόοδο των ερευνών που κάνει μαζί με την Quantinuum, για πρώτη φορά πληρούνται και τα τρία κριτήρια για τη μετάβαση από την τωρινή, γενικά αναξιόπιστη, κατάσταση των κβαντικών υπολογιστών, δηλαδή τη NISQ (Noisy Intermediate Scale Quantum Computers) στην επόμενη, η οποία χαρακτηρίζεται από την αξιοπιστία των κβαντικών υπολογιστών.
Τα τρία κριτήρια είναι τα εξής: 1) η επίτευξη σημαντικής διαφοροποίησης μεταξύ του ποσοστού λαθών των υπολογισμών με τη χρήση logical και physical qubits, 2) η διόρθωση όλων των λαθών στα ανεξάρτητα κυκλώματα και 3) η επίτευξη σύμπλεξης μεταξύ τουλάχιστον δύο logical qubits.
Δεν διαθέτουμε αρκετές γνώσεις για να κρίνουμε αν η πρόοδος που έχουν κάνει οι δύο αυτές επιχειρήσεις συνιστά πραγματικά την είσοδό μας σε μία νέα εποχή στον τομέα των κβαντικών υπολογιστών. Διαβάζοντας όμως τις ανακοινώσεις τους αντιλαμβανόμαστε πως τα πράγματα προχωρούν πολύ γρήγορα και δεν αποκλείεται όντως να εκπλαγούμε από την ταχύτητα των εξελίξεων.
Υπενθυμίζουμε πως μέχρι πρόσφατα η γενική πεποίθηση ήταν πως οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούσαν να περάσουν από τα πειραματικά εργαστήρια σε πραγματικούς χρήστες κάποια στιγμή προς το 2030. Όταν βλέπουμε όμως πως σε μερικούς μήνες οι πελάτες της Microsoft Azure θα μπορούν να αποκτήσουν πρόσβαση σε αξιόπιστους κβαντικούς υπολογιστές, καταλαβαίνουμε πως οι εξελίξεις μπορεί να είναι πολύ πιο γρήγορες. Το ίδιο νιώθουμε και όταν διαβάζουμε την ανακοίνωση της Quantinuum, στην οποία αναφέρεται πως σύντομα τα αξιόπιστα logical qubits θα γίνουν διαθέσιμα σε χρήστες από τον χώρο της βιομηχανίας και των ερευνητικών ιδρυμάτων.
Η πρόσφατη εμπειρία μας με τις εφαρμογές Τεχνητής Νοημοσύνης, όπου μέσα σε μερικούς μήνες κάτι που οι περισσότεροι θεωρούσαμε πως θα βλέπαμε σε μερικά χρόνια ξαφνικά έγινε το κυρίαρχο θέμα της εποχής, μας κάνει να μην μπορούμε να αποκλείσουμε μία παρόμοια εξέλιξη με τους κβαντικούς υπολογιστές. Όταν γίνει αυτό μπορεί να προκαλέσει «σεισμό» εφάμιλλο αυτού που προκάλεσε η εφόρμηση της Τεχνητής Νοημοσύνης, καθώς αναμένεται να αυξήσει εκθετικά την υπολογιστική ισχύ που θα είναι διαθέσιμη στις επιχειρήσεις, το κράτος και τους πολίτες.
Αναμφίβολα, όπως έγινε και με την Τεχνητή Νοημοσύνη, οι επιχειρήσεις που θα κινηθούν πιο γρήγορα θα συγκεντρώσουν και το επενδυτικό ενδιαφέρον. Δεν ξέρουμε φυσικά από τώρα ποιες θα είναι, πιθανότατα η Microsoft θα είναι μία από αυτές, και η Quantinuum αν εν τω μεταξύ έχει εισαχθεί σε κάποιο χρηματιστήριο. Οι προνοητικοί επενδυτές μπορούν να ξεκινήσουν ή να κάνουν πιο εντατική τη σχετική προετοιμασία τους.
