Kvantové počítače znamenají pozoruhodnou praktickou aplikaci doposud spíše přízračného světa kvantové fyziky. Konvenční počítače zpracovávají a ukládají data v podobě bitů, základních elektronických prvků, které mohou nabývat hodnoty 0 nebo 1. Kvantové počítače mají qubity, které mohou díky jevu superpozice nabývat hodnoty 0 a 1 současně. V důsledku to znamená, že přidání každého dalšího qubitu dramaticky zvyšuje potenciální výpočetní sílu takového zařízení.
Se svými 127 qubity je teď procesor Eagle vrcholovým predátorem ve světě kvantových výpočtů. Nechává daleko vzadu čínský 113qubitový procesor Jiuzhang 2.0, procesor Bristlecone společnosti Google i svého předchůdce z domácí stáje IBM, procesor Hummingbird s 65 qubity. Společnost IBM uvádí, že průlomový kvantový procesor vznikl díky nové architektuře, která umožnila umístit do procesoru podstatně více qubitů. V procesoru Eagle jsou qubity uspořádané v jediné vrstvě, což snižuje jejich chybovost.
V IBM jsou přesvědčeni, že Eagle je jejich prvním kvantovým procesorem, jehož výpočetní síla přesáhne možnosti klasických superpočítačů. Říká se tomu „kvantová nadvláda“ (quantum supremacy nebo quantum advantage). Odhadují, že k zopakování jednoho ze stavů procesoru Eagle při výpočtech by bylo nutné použít tolik bitů, kolik je dohromady atomů ve všech lidech na Zemi.
Kvantová nadvláda představuje svatý grál pro účastníky kvantového závodu. IBM nejsou první, kdo si tento úspěch nárokuje. Google si kvantovou nadvládu uzurpoval už v roce 2019, s jejich tehdejším kvantovým procesorem Sycamore, vybaveným 53 qubity. IBM tehdy ovšem protestovali s tím, že výpočty Sycamore by top superpočítače zvládly během několika dní – což lze jen těžko označit jako „nedosažitelné“. Lépe na tom byl čínský procesor Jiuzhang první generace, který loni (2020) podle všeho dosáhl kvantové nadvlády, když jisté výpočty zvládl za pár minut, zatímco superpočítači by to trvalo asi tak 2,5 miliard let.
Procesor Eagle je již dostupný na IBM Cloud, pro některé ze členů sítě IBM Quantum Network. Společnost IBM rovněž poodkryla své kvantové plány pro dohlednou dobu. Příští rok (2022) hodlají vypustit procesor Quantum Osprey, tj. Kvantový Orlovec, se 433 qubity. V následujícím roce 2023 by to měl být Quantum Condor, tedy Kvantový Kondor, s úctyhodnými 1 121 qubity.
Literatura
V rychlostním souboji tváří v tvář zvítězil kvantový počítač
Autor: Stanislav Mihulka (10.05.2013)
Švýcarští vědci zvládli rekordní simulaci 45-qubitových kvantových výpočtů
Autor: Stanislav Mihulka (06.07.2017)
Kvantoví inženýři hlásí průlom v designu kvantového procesoru
Autor: Stanislav Mihulka (16.08.2021)
Diskuze:
Pium desiderium
Vladimír Bzdušek,2021-11-22 11:30:35
Situácia tuším začína pripomínať časovú etapovitosť spustenia fúznej elektrárne. U nás v krčme mal výčapník ako atrakciu v pulte zaťatú sekeru s nápisom: "Dnes za peniaze, zajtra na sekeru". Nebolo by korektnejšie pri tejto téme písať radšej akože o základnom výskume v oblasti kvantových počítačov s potenciálom praktického využitia v budúcnosti, než bombastické titulky s tým, že quantum supremacy už máme vo vrecku?
Re: Pium desiderium
D. Hruška,2021-11-22 16:44:04
Kvantové počítače excelují jen v určitých specifických úlohách. Ale i v těch specifických úlohách byly do nedávna výkonnější ty klasické superpočítače. Quantum supremacy nechápu tak, že by byly kvantové počítače obecně nadřazené, ale že alespoň někde jsou nadřazené.
Přirovnal bych to k poměřování auto vs. letadlo. Oboje to jsou dopravní prostředky, ale mají jen omezený překryv využití. Dokud ale nebyla letadla schopna uletět nějakou smysluplnou vzdálenost rychleji, než byste ji ujel autem, neměla v dopravě letadla vůbec žádné praktické využití.
Re: Re: Pium desiderium
Vladimír Bzdušek,2021-11-22 19:10:18
Ale áno, samozrejme, len nech niekto uvedie čosi konkrétne, čo ten kvantový počítač vyriešil, a nie iba, čo by dokázal vyriešiť.
Pripomína mi to situáciu, keď kvantový počítač je fyzicky realizovaný fyzikálny model, ktorý sa dá našiť na mieru teoretického popisu nejakého problému, a jeho správanie-toho modelu- je potom riešenie problému. Čosi ako určitý veľmi pokročilý druh bývalého analógového počítača?
Douglas Adams
Mr. Yoda,2021-11-21 22:17:45
Jen mi vrtá hlavou, jak je možné, že tohle všechno Douglas Adams předpověděl již v roce 1979, jen šel ještě o kousek dál a vymyslel pravděpodobnostní pohon...
Trochu volněji
Oldřich Novák,2021-11-21 13:20:24
Kvantové počítače jsou ze své podstaty pravděpodobnostní stroje. Dají se dobře užít tam, kde je třeba řešit složitý problém s mnoha proměnnými a možnostmi, platícími zároveň.
Teď se omlouvám, po Černé lišce (doporučuji) mě chytla "psavá" ;-)
Jenže je to zatím stejné, jako místo paleťáku pořídit 750t Liebherra. Ano, jednorázově sice zvedne to co paleťák za celý měsíc, ale to je asi tak všechno. Podobně asi dopadne volba, zda pro výrobní postup CNC frézky užít tabulkovou hodnotu Pí 3.14159 nebo kvantovou prezentaci na pět miliard desetinných míst. Takže jejich "supremacy" v CADu nebo kancelářském excelu bych se rozhodně neobával. Dodnes také není shoda, jak by mohl vypadat ekvivalent společného programovacího jazyka pro ně.*)
A vzhledem k tomu, že klasické počítače postupují v AI analýze vpřed mílovými kroky, tak co se dnes jeví neřešitelné, bude zítra dost možná vypadat jinak. A pokud narazíme na problém, který by byl řešitelný v horizontu miliard let, pak ho řešit možná ani nepotřebujeme, nebo najdeme jinou cestu. Neboť nejeden "úkol" pro kvantové počítače vznikl jen proto, aby ukázal co umí, aniž by byla skutečně nezbytná poptávka po jeho aplikaci.
Spolu s tím vzniká zcela kardinální otázka: jak ověřit, že to, co ten qbazmek spočítá, je/bude pravda? Inu, praxí (třeba u léků proti rakovině, u systémů řízení toku energie...) Ale chce se někomu riskovat že to najednou zčistajasna zakopne a vyhodí špatný result a my to včas nepoznáme? U klasického modelu lze "víceméně" simulovat, co udělá při přetížení nebo nějakém excesu. Jak to ale ověřovat u kvantových počítačů?
Tak snad jedině na jiném kvantovém počítači. To ale půjde jen pokud se zavede to co píšu výše - crossplatformní normovaná algoritmizace. Zatím snad Izraelský QUA na QOP(?) nebo aspoň Q-score(?) Nevím, možná by to chtělo článek na toto téma, jak se programují kvantové počítače. Jistě by to byl zajímavý vhled do problematiky, která je tak trochu výstavní výlohou špičkových výsledků pozemské vědy.
K tématu se najde i legrace. Kupříkladu korejský kvantový generátor náhodných čísel má v jádru - radioaktivní nikl. Jeho funkci by tak snadno převzala jakákoli vakuová dioda, stará klidně 40 let. No, ale mají kvantový generátor :-)
A na závěr ještě pro pobavení (nejen) konspirátorů. Jakýsi ne tak zcela veřejný (a pochopitelně více/méně ne/věrohodný) zdroj se zmínil, že kvantový stroj, schopný smysluplně prolomit zabezpečení N S A počítačů, by zatím vyšel asi 10000x dráž než uplatit přiměřené množství zaměstnanců aby informace vynesli. **) Takže budeme komunikovat superhyperultrabezpečně kvantovými kanály, ale pokud úplně nevyloučíme lidi, budeme pořád tam kde dnes :-)))
*) a teď si představte, že si necháte do svých qsystémů pustit soft, zhotovený někým jiným, který je díky mezinárodnímu užití SVĚTOVĚ dostupný ke hledání chyb a slabin. Ou jejda, ideální stav pro nejen průmyslovou špionáž nebo ovlivňování procesů, ale i pro teroristy atd atd...
**) už úplně mimo téma, ale vypovídající: zmíněná sféra neustále řeší jak specifikovat, kolik uplacených informátorů jsou skuteční, a kolik schválně nastrčení systémem, aby "jakože za úplatu" vynášeli od protivníka citlivé, ale v rozhodných detailech schválně zkresující informace. Prostě, Bondovka v přímém přenosu.
Konec šifrování?
Pavel Kuča,2021-11-21 11:44:04
Jesli bude kvantový počítač takhle výkonný, znamená to že dosavadní síla šifrování bude k ničemu?
Re: Konec šifrování?
Oldřich Novák,2021-11-21 13:00:54
Imho hypoteticky ano. Toto nebezpečí lze obejít užitím jiné šifrovací metody, která není zranitelná výpočetním výkonem. Asi se nevrátí doba agentů, vozících spisy v aktovkách s inkoustem, co je v případě zadržení znečitelní, ale není problém zřídit linku na jejíchž koncích jsou shodné lineární "nekonečné" klíče, a je vymalováno. (No dobře, nekamenujte mě, tak úplně vymalováno není. Dva absolutně shodné "v horizontu historie lidstva nerozpoznatelně náhodné" nekonečné generátory by kdejaká informační služba okamžitě vyvážila stonásobkem zlata jejich autora) Ale je to jedna z nejprostších a nejsilnějších metod která proti kvantovému prolomení bude na mnoha úrovních utajení bohatě dostačovat.
A ještě vtípek:
USA: máme kvantově zabezpečenou neprolomitelnou linku za stamiliony dolarů!
Rusko: máme jednoho Ivana, který tu linku za 5$ překopne krumpáčem; a můžete hledat náhradní řešení za další stamiliony.
Re: Re: Konec šifrování?
Karel Marecek,2021-11-22 06:56:54
Nemohu souhlasit.
V Kreml oficiálně prohlásil, že se pro nejtajnější zprávy vrátili k psacím strojů a nesmíme zapomenout co přiznala armáda USA, že obsazení Krymu "zelenými" uniklo rozvědce protože ser rozkazy předávali písemně nebo ústně jako za druhé světové války.
Lze souhlasit "pro většinu přenosů informací", ale pro ty důležité se doba vrátila o 100let zpět.
Re: Konec šifrování?
Ladislav Šeps,2021-11-21 15:33:44
Teoretick ano, prakticky se neni ceho bat.
Metody zalozene na faktorizaci a eliptickych krivkach to prolomi ale otazka je kdy. Klasickymi pocitaci je ted porad nemozne bruteforce prolomit nekde kolem 100bit RSA. Takze tady bych videl to "quantum supremacy", ale takhle kratke klice se nepouzivaji, cely web dnes ma (i Osel.cz) 2048bit certifikat. (mozna nejake IoT hracky s jednocipy a
Re: Re: Konec šifrování?
Ladislav Šeps,2021-11-21 15:35:30
nekam se mi ztratila druha pulka odpovedi.
(mozna nejake IoT hracky s jednocipy a
Re: Re: Konec šifrování?
Karel Marecek,2021-11-22 07:00:56
Záleží jakou metodu použijete, třeba Vernamova šifra, když budu mít skutečně náhodné hodnoty. Ale reálně, šifra se používá v dnešní době s předpokladem "na jak dlouho zajistí neprolomení, aby se stihl splnit úkol", protože jak někdo psal výše, vše se proflákne, protože vždy se najde někdo kdo to prodá, ale to nebude včas.
Re: Konec šifrování?
Ladislav Šeps,2021-11-21 15:34:50
Teoretick ano, prakticky se neni ceho bat.
Metody zalozene na faktorizaci a eliptickych krivkach to prolomi ale otazka je kdy. Klasickymi pocitaci je ted porad nemozne bruteforce prolomit nekde kolem 100bit RSA. Takze tady bych videl to "quantum supremacy", ale takhle kratke klice se nepouzivaji, cely web dnes ma (i Osel.cz) 2048bit certifikat. (mozna nejake IoT hracky s jednocipy a
Řazení hradel
Vlasta Holeček,2021-11-21 09:57:43
Vývoj nezastavíš, to je vidět, ale podstatnou vadou těchto počítačů bývá omezení při programování. Nedají se za sebou skládat hradla podle potřeby, ale jen s omezenými možnostmi. Nebo to tak do nynějška bylo, třeba to už vývojáři překonali. Pak by to byl ovšem skok jako hrom!
díra jako qubit
Stanislav Kaderabek,2021-11-20 23:44:24
>> Elektrony reprezentující qubity bývají uzavřeny v polovodiči v podobě tzv. kvantových teček, hodnotu bitu vyjadřuje směr spinu, s nímž se manipuluje prostřednictvím vnějšího magnetického pole. Problém je v tom, že magnetické pole pomocí svých spinů generuje i atomové jádro a tento spin s elektronem náhodně interferuje, čímž se komplikuje stabilita zakódované informace i její čtení. Namísto pokusů o lepší izolaci „prostoru tečky“ výzkumníci nově zkusili použít jako nosič informace jiný objekt vyskytující se v polovodičích – „chybějící elektron“, tedy kladně nabitou díru. Ta má stejně jako elektron spin (i když vlastně jde spíš o myšlenkovou konstrukci než částici?) a lze s ním pracovat stejně jako se spinem elektronu. Výhodou má být, že díra je kladně nabitá, a proto maximálně vzdálená od atomových jader. Na rozdíl od elektronu tedy nedochází zdaleka tolik k nežádoucímu ovlivňování spinů/magnetů mezi sebou.
Re: díra jako qubit
Stanislav Kaderabek,2021-11-20 23:45:42
počítač počítající na základě superpozice spinu ničeho, to mi hlava nebere...
Re: Re: díra jako qubit
Milan Milan,2021-11-22 15:02:35
Hlava to nebere, ale presto dennodenne pouzivate elektroniku, ktera s temito kladne nabitymi dirami pracuje miliardkrat za sekundu.
Neboli neni dulezite, ze nevite jak to funguje, pokud to funguje a nekde existuje nekdo, kdo vi jak to funguje (a umi to vyrobit popr. vylepsit).
Re: Re: Re: díra jako qubit
Stanislav Kaderabek,2021-11-23 13:32:11
To, že kvazičástice elektronová díra má náboj mi přijde "celkem normální", ale že má i klasický spin a ještě k tomu měřitelný, by mě nenapadlo a jak říkám, hlava mi to nebere. Ale tím to nezpochybňuji, jen zírám...
Re: Re: Re: Re: díra jako qubit
Stanislav Kaderabek,2021-11-23 16:40:15
asi jako si nedokážu představit dělo na elektronické díry...
Re: Re: Re: Re: Re: díra jako qubit
Stanislav Kaderabek,2021-11-23 16:50:37
...na elektronové díry...
Niekde
Vladimír Bzdušek,2021-11-20 22:02:10
som sa dočítal, že najväčšie číslo, ktoré dokázal kvantový počítač faktorizovať je 56153.
Z inej strany: Na otázku, koľko je 2x2 odpovie kvantový počítač, že niečo medzi 3,99 až 4,01? Ešte inak: Existuje znenie konkrétnej úlohy, ktorú už kvantový počítač vyriešil, a existuje na to porovnanie s klasickým počítačom?
Jsem v šoku.
Vratislav Zapletal,2021-11-20 20:57:13
Já na to čumím s otevřenou hubou a jsou lidi, kterým to i něco říká a ještě si z toho dokážou dělat prču :-). Asi stárnu :-)
Michal9703 Devetsedm,2021-11-20 11:17:59
Přepočet bitů na atomy všech lidí na Zemi je poněkud nezvyklý a matoucí, určitě by bylo lepší zůstat u konzervativnějších etalonů, jako je 1 fabie nebo 1 fotbalové hřiště. Čtenář určitě získá lepší představu, pokud se napíše, že při výpočtech by bylo nutné použít tolik bitů, kolik je dohromady atomů ve všech fabiích a ve všech fotbalových hřištích do hloubky 5m, které jsou na Zemi.
Re:
Ales Prizner,2021-11-20 12:56:32
Můj milý Oslíku, nenechte se vytáčet, zachovejte si smysl pro humor. Je to jedna z věcí, kvůli které sem chodím. A podle počtů čtenářů nejsem sám, kteří jsme stejné krevní skupiny. Berte to toak, že všem nemáte šanci se zavděčit. Odmítače nadsázky nepředěláte, stejně jako odmítače vakcinace.
Re: Re:
Leoš Taraba,2021-11-20 18:33:55
Jak má něco tolik nul, jako v tomto případě, tak je úplnmě jedno, k čemu to přirovnáváme, protože tam naše představivost končí, takže ano, vtip je na místě. Bylo by škoda se ho vzdávat, je to takové koření, které nás udržuje ve čtení, aby to nebylo suché a nudné. Díky.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
