Laskavý čtenář jistě promine, titulek tohoto textu je samozřejmě do určité míry clickbait. Zadělal si na něj samotný Google, protože ve své tiskové zprávě laškuje se slavnou souvislostí mezi kvantovými výpočty a mnohasvětou interpretací kvantové mechaniky. Ale na druhou stranu, optimisticky vzato, proč ne? Tahle možnost je stále ve hře.
Google Quantum AI v těchto dnech ohlásili významný pokrok na poli kvantových výpočtů a představili nový kvantový čip Willow. Zmínkou o výpočtech v paralelních výpočtech zajistili sledovanost, a jak bývá zvykem, přihodili pár oslnivých čísel. Willow je nepochybně pokrok, ale současně není od věci brát pompézní oznámení Google s nadsázkou.
Kvantový čip Willow má 105 qubitů. Google chlubí, že Willow vyniká především v omezování počtu chyb. S rostoucí počtem qubitů může exponenciálně redukovat chyby, což je samo o sobě zásadním pokrokem. Za tohle jistě zaslouží uznání, chyby a dekoherence jsou stále prokletím kvantových výpočtů.
Zakladatel a šéf Google Quantum AI Hartmut Neven v tiskové zprávě rovněž hýří nadšením nad tím, že čip Willow zvládl ve standardním testu, benchmarku Random circuit sampling (RCS), za méně než 5 minut to, co by dnešní nejrychlejší superpočítače světa počítaly 10 kvadriliónů let. Má to ale háček.
Benchmark RCS je sice nejtěžší test, který dnes kvantové počítače zvládnou, ale je to mlácení prázdné slámy. Jde o generování náhodného rozdělení specifickým způsobem, které sice prověří počítač, ale jinak v podstatě nemá žádné praktické využití. To je ostatně další kritický problém kvantových počítačů hned za chybami. Situace je tak tristní, že Google spustil globální soutěž, ve které nabízí 5 milionů dolarů za nalezení praktického uplatnění soudobých kvantových počítačů.
Pokud jde o výpočty v paralelních vesmírech, Neven si tuhle laskominu vypůjčil od fyzika Davida Deutsche, konkrétně z jeho knihy The Fabric of Reality (1997), kde je řeč o kvantovém paralelismu. Kvantové počítače pracují se superpozicemi qubitů, přičemž pohled na to, co se při tom vlastně děje, se liší podle použité interpretace kvantové mechaniky. Standardní je v tomto případě Kodaňská interpretace, která zahrnuje Schrödingerovu kočku a počítá s kolapsem vlnové funkce.
Deutsch má ale na mysli jinou, ještě podstatně více psychedelickou Mnohasvětou interpretaci, v jejímž rámci nedochází ke kolapsu vlnové funkce, ale realita se namísto toho neustále štěpí na ohromující množství světů, v nichž existují všechny kvantové stavy současně. V Mnohasvěté interpretaci funguje jediná všeobjímající vlnová funkce a celá realita se všemi světy je v superpozici. Podle Deutsche lze z Mnohasvěté interpretace odvodit, že výpočty kvantových počítačů vlastně probíhají v paralelních vesmírech a proto jsou tak výkonné.
Snílek Max Tegmark šibalsky naznačuje, že fungující kvantový počítač je vlastně důkazem existence mnohovesmíru Mnohasvěté interpretace. Ostatní fyzici ho ale vracejí nohama na zem s tím, že kvantové počítače by fungovaly i podle Kodaňské interpretace a také podle dalších interpretací. Tiskovou zprávu Google je možné shrnout tak, že čip Willow představuje solidní pokrok, nemá žádné praktické využití a že nemáme žádný důkaz pro to, že by počítal v paralelních vesmírech, i když tuto možnost nelze rázně odmítnout.
Video: Meet Willow, our state-of-the-art quantum chip
Video: The Many Worlds of the Quantum Multiverse
Video: How Quantum Computers Calculate Everything At Once… But Can’t Use It
Literatura
Doporučené video: Kvantové počítače
Do redakce nám čtenář Jozef Vondrák poslal rozhovor, který na téma WilloW vedl s ChatGPT. (Výsledek ke stažení zde)
IBM vypustili Orlovce, nejvýkonnější kvantový procesor se 433 qubity
Autor: Stanislav Mihulka (13.11.2022)
Diskuze:
Pořád to je ale jen hračka
Pavel A1,2024-12-12 19:59:16
Tento čip je zmíněn i v zajímavém článku https://www.quantamagazine.org/quantum-computers-cross-critical-error-threshold-20241209/. Už je dost velký, aby se na něm daly ověřit principy kvantové korekce chyb, ale stále to nestačí ani na vytvoření jednoho logického qubitu s korekcí chyb, na to je třeba několik tisíc fyzických qubitů. A navíc se ani neví, jak pak ty logické qubity propojit tak, aby něco dělaly. Nicméně článek je optimistický, že to jednou bude dosaženo.
Re: Pořád to je ale jen hračka
Pavel Aron,2024-12-13 14:20:31
Napadlo mě něco podobného. Tedy zda dokáží a jak ty qubity spojit do logických obvodů. Mám o tom velké pochybnosti, že je to možné.
Re: Pořád to je ale jen hračka
Pavel Kaňkovský,2024-12-17 23:03:31
Oni logický qubit vytvořili, akorát že s malým rozměrem (distance) použitého kódu (surface code). Zkoušeli d = 3, 5 a 7, přičemž počet potřebných fyzických qubitů roste s O(d^2).
To, jaký rozměr je potřeba pro nějaký výpočet, záleží na tom, jak je ten výpočet složitý a jak spolehlivé jsou fyzické qubity. Ale je pravda, že s tím, co zatím testovali, moc velkou díru do světa neudělají, zatím jsou rádi, že překonali spolehlivost samostatného fyzického qubitu. Pro něco jako Shorův algoritmus aplikovaný na reálně velký vstup se skutečně odhaduje, že by bylo potřeba něco jako 10^3 až 10^4 fyzických qubitů na jeden logický.
Provádění operací nad logickými qubity není až tak úplně nevyřešený problém. Hadamardova je jednoduchá, stačí ji aplikovat na všechny fyzické qubity. CNOT je složitější, ale afaik to lze vyřešit pomocí nějakých topologických fíglů.
Pokud si o těch kódech chce někdo přečíst víc, tak třeba tady: https://arxiv.org/pdf/1208.0928
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
