Η θυγατρική της Google Alphabet Inc ανακοίνωσε την Τετάρτη ότι πράγματι πέτυχε μια σημαντική ερευνητική ανακάλυψη στον τομέα της πληροφορικής, χρησιμοποιώντας έναν κβαντικό υπολογιστή για να λύσει μέσα σε λίγα λεπτά ένα πολύπλοκο πρόβλημα για το οποίο ο καλύτερος συμβατικός υπερυπολογιστής υπολογίζεται ότι θα χρειαζόταν 10.000 χρόνια.
Οι ερευνητές της Google, με επικεφαλής τον John Martinis, πειραματικό φυσικό στο University of California, Santa Barbara και στη Google, αναμένουν ότι οι κβαντικοί υπολογιστές μέσα σε λίγα χρόνια θα καθοδηγούν τις εξελίξεις σε τομείς όπως η τεχνητή νοημοσύνη, η επιστήμη των υλικών και η χημεία. Η εταιρεία βρίσκεται σε ανταγωνισμό με άλλες εταιρείες, συμπεριλαμβανομένων των IBM Corp και της Microsoft Corp ώστε να είναι οι πρώτοι που θα εμπορευματοποιήσουν την τεχνολογία και θα την πουλήσουν μέσω της cloud computing επιχείρησης τους.
“Ελπίζουμε ότι όταν οι άνθρωποι θα αρχίσουν να το χρησιμοποιούν και θα εξετάσουν τη σταθερότητα των επιδόσεων και τη cloud διασύνδεση, θα είναι πολύ ενθουσιασμένοι για το τι τους προσφέρει η Google”, δήλωσε στους δημοσιογράφους ο Τζον Μαρτίνις.
Όπως σημειώνει ο ίδιος, η αποκαλούμενη κβαντική υπεροχή (quantum supremacy) θεωρείται ορόσημο στον χώρο των υπολογιστών, καθώς αποδεικνύει ότι οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να έχουν καλύτερες επιδόσεις από τους συμβατικούς. Αν και αυτό το πλεονέκτημα έχει πλέον επιτευχθεί μόλις για μία συγκεκριμένη περίπτωση, δείχνει στους φυσικούς πως η κβαντομηχανική λειτουργεί όπως αναμενόταν όταν χρησιμοποιείται για την επίλυση ενός πολύπλοκου προβλήματος.
Ο Μαρτίνις παρομοιάζει το πείραμα με ένα πρόγραμμα «Hello World», το οποίο δοκιμάζει ένα νέο σύστημα βάζοντάς το να προβάλει αυτή τη φράση. Από μόνο του δεν είναι ιδιαίτερα χρήσιμο, ωστόσο λέει στη Google πως το κβαντικό hardware και software λειτουργούν σωστά, όπως τονίζει ο ίδιος.
Ο CEO της Google, Sundar Pichai, από την πλευρά του, σε συνέντευξή του στο MIT Technology Review, παρομοίασε το πείραμα με την πρώτη πτήση των αδελφών Wright. “Το πρώτο αεροπλάνο πέταξε μόνο για 12 δευτερόλεπτα, και έτσι δεν υπήρχε πρακτική εφαρμογή αυτού”, είπε. “Αλλά έδειξε την πιθανότητα πτήσης αεροπλάνου”.
Το επίτευγμα είχε αναφερθεί αρχικά τον Σεπτέμβριο, αρχικά από τους Financial Times, μετά από τη διαρροή μιας πρώιμης έκδοσης του επιστημονικού άρθρου σε ιστοσελίδα της NASA, η οποία συνεργάζεται με τη Google στον τομέα των κβαντικών υπολογιστών. Το επιστημονικό άρθρο κατέβηκε εσπευσμένα, ωστόσο είχε ως αποτέλεσμα πληθώρα δημοσιευμάτων σε ΜΜΕ ανά τον κόσμο, καθώς και αντιδράσεων από άλλους ερευνητές του χώρου (μεταξύ των οποίων και της ΙΒΜ) που εξέφραζαν αμφιβολίες σχετικά με το αν συνέβη όντως κάτι τέτοιο. Η Google δεν είχε προβεί σε σχόλια τότε.
Αν και ο υπολογισμός που επέλεξε η Google- ο έλεγχος της «παραγωγής» μια κβαντικής γεννήτριας τυχαίων αριθμών- έχει περιορισμένες πρακτικές εφαρμογές, «το επιστημονικό επίτευγμα είναι τεράστιο, δεδομένου ότι ισχύει, και μαντεύω ότι αυτό θα συμβεί» είπε ο Σκοτ Άαρονσον, θεωρητικός επιστήμονας υπολογιστών στο University of Texas at Austin.
Ερευνητές εκτός Google ήδη καταβάλλουν προσπάθειες βελτίωσης των κλασικών αλγορίθμων που χρησιμοποιούνται για την αντιμετώπιση του προβλήματος, ελπίζοντας να μειώσουν την εκτίμηση περί 10.000 ετών. Η ΙΒΜ, ανταγωνίστρια της Google στην κβαντική «κούρσα» ανέφερε στις 21 Οκτωβρίου πως το πρόβλημα μπορούσε να λυθεί σε 2,5 ημέρες μέσω μιας διαφορετικής τεχνικής (ωστόσο, όπως υπογραμμίζεται στο δημοσίευμα του Nature, το σχετικό επιστημονικό άρθρο δεν είναι ακόμα peer reviewed). Εάν η ΙΒΜ έχει δίκιο, τότε το επίτευγμα της Google θα ήταν «απλά» ένα κβαντικό «πλεονέκτημα»- η πραγματοποίηση ενός υπολογισμού πολύ γρηγορότερα από έναν συμβατικό υπολογιστή, αλλά όχι κάτι που να απέχει πάρα πολύ.
Σημειώνεται ότι οι κβαντικοί υπολογιστές λειτουργούν με διαφορετικό τρόπο από τους κλασικούς: Ένα κλασικό bit είναι είτε 1 είτε 0, αλλά ένα κβαντικό bit (qubit) μπορεί να έχει ταυτόχρονα διαφορετικές καταστάσεις. Με τα qubits να συνδέονται μεταξύ τους, οι φυσικοί μπορούν, θεωρητικά, να εκμεταλλευτούν την αλληλεπίδραση μεταξύ των κβαντικών τους καταστάσεων για να πραγματοποιήσουν υπολογιστές που θα χρειάζονταν αλλιώς εκατομμύρια χρόνια για να γίνουν.
Οι φυσικοί θεωρούν πως οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούσαν κάποια στιγμή να «τρέχουν» επαναστατικούς αλγορίθμους που θα είχαν την δυνατότητα, για παράδειγμα, να εξετάζουν τεράστιες βάσεις δεδομένων, ή να επεξεργάζονται πολύ μεγάλους αριθμούς- κάτι που θα άλλαζε δραματικά τα δεδομένα σε τομείς όπως η κρυπτογράφηση. Ωστόσο εφαρμογές τέτοιου τύπου απέχουν ακόμα πολύ, καθώς, όσο πιο στενά συνδέονται τα qubits, τόσο πιο δύσκολη είναι η διατήρηση των καταστάσεών τους ενώ λειτουργεί το μηχάνημα.
Γενικότερα πάντως, η Google θεωρεί πως οι αποδείξεις που προέκυψαν από τον υπολογιστή της, Sycamore, περί κβαντικής υπεροχής, είναι «αεροστεγείς». Ωστόσο, όπως τονίζει ο Χάρτμουτ Νέβεν, που ηγείται της ομάδας κβαντικών υπολογιστών της Google, ακόμα και αν άλλοι ερευνητές καταφέρουν να αποδείξουν πως το επίτευγμα δεν είναι τόσο μεγάλο όσο λέγεται, αναμφίβολα το κβαντικό hardware βελτιώνεται- και αναπόφευκτα οι συμβατικοί υπολογιστές θα μείνουν πίσω.
