Firmy rozwijające komputery kwantowe coraz konkretniej mówią o maszynach zdolnych do użytecznych obliczeń. Jednym z celów jest osiągnięcie 100 kubitów logicznych, chronionych przed błędami. Nie będzie to jednak magiczny moment, po którym klasyczne komputery staną się zbędne. O wartości technologii zdecydują zadania, które rzeczywiście wykona lepiej.
- Quantinuum zapowiada system Sol na 2027 r., a w planach firmy znajduje się osiągnięcie 100 kubitów logicznych
- Korekcja błędów pozwala chronić informację kwantową, ale wymaga dodatkowych zasobów i skutecznego sterowania
- Liczba kubitów nie wystarcza do oceny maszyny, bo liczą się również jakość i długość możliwych obliczeń
- Polskie firmy mogą rozwijać kompetencje kwantowe, korzystając z krajowego zaplecza badawczego i dostępu do infrastruktury
Klasyczny bit przyjmuje wartość zero albo jeden. Stan kubitu może być superpozycją tych wartości, a układy kubitów wykorzystują również splątanie. Algorytm manipuluje amplitudami prawdopodobieństwa, zwiększając szansę uzyskania potrzebnego wyniku. Nie oznacza to prostego sprawdzenia wszystkich odpowiedzi naraz i swobodnego odczytania każdej z nich.
Zapisz się na newsletter BGR. Otrzymuj najlepsze informacje i porady, a także zaproszenia na eventy.
Klikając „Zapisz mnie”, potwierdzasz, że przeczytałeś i zgadzasz się z naszą Polityką prywatności.
Problem polega na tym, że informacja kwantowa jest bardzo podatna na zakłócenia. Oddziaływanie z otoczeniem, niedoskonałe sterowanie i błędy pomiaru utrudniają wykonywanie długich obliczeń. Samo dołożenie kolejnych kubitów fizycznych nie rozwiązuje tej trudności: większa maszyna może produkować więcej błędów, zamiast dostarczać bardziej użytecznych wyników.
Dlatego branża rozwija kubity logiczne. Informację koduje się w grupie kubitów fizycznych, a dodatkowe pomiary pomagają wykrywać błędy bez bezpośredniego odczytywania chronionego stanu. Układ musi następnie zastosować odpowiednią korekcję. Wymaga to współpracy sprzętu, oprogramowania i klasycznych systemów sterowania.
Sto kubitów logicznych bez gwarancji przewagi
Quantinuum planuje wprowadzić system Sol w 2027 r. i zapowiada dojście do 100 kubitów logicznych. W komunikacie dotyczącym premiery Heliosa firma opisywała 48 kubitów logicznych z korekcją błędów, utworzonych na platformie 98 kubitów fizycznych. Rozróżniała przy tym korekcję od samego wykrywania błędów. Takie szczegóły są kluczowe przy porównywaniu osiągnięć dostawców.
Sto kubitów logicznych może otworzyć drogę do ważnych doświadczeń z chemii i materiałoznawstwa. Nie gwarantuje jednak komercyjnej użyteczności.
Znaczenie mają poziom błędów operacji, ich dostępny zestaw, czas wykonania oraz długość obwodu, czyli liczba kolejnych kroków obliczenia. Maszyna musi utrzymać odpowiednią jakość przez cały algorytm.
Dobrze pokazuje to plan IBM. Firma zapowiada na 2029 r. system Starling z 200 kubitami logicznymi, zdolny wykonywać obwody obejmujące 100 mln bramek kwantowych. Podaje więc zarówno skalę chronionej informacji, jak i zakres operacji. To nadal plan, ale mówi klientowi więcej niż sama liczba kubitów.
Potrzebne jest porównanie z najlepszymi metodami klasycznymi. Przewaga kwantowa powinna dotyczyć jasno określonego problemu i uwzględniać dokładność, czas oraz potrzebne zasoby. Udany eksperyment nie dowodzi jeszcze, że przedsiębiorstwo obniży koszty. Usługa wymaga integracji, powtarzalności i ekonomicznego uzasadnienia.
Czytaj też: Firmy wydają miliony na komputery kwantowe
Biznes potrzebuje zastosowań i ludzi
Nie ma też jednej uzgodnionej drogi budowy sprzętu. IBM, Google i Rigetti rozwijają kubity nadprzewodzące. Quantinuum wykorzystuje uwięzione jony, Infleqtion neutralne atomy, a PsiQuantum fotony. Architektury różnią się szybkością operacji, łącznością, sposobem sterowania i warunkami pracy. Każda ma własne problemy ze skalowaniem i błędami.
Obiecujące są symulacje kwantowe cząsteczek i materiałów. Firmy analizują wybrane zadania optymalizacyjne oraz modelowanie ryzyka. Nie każda obietnica ma jednak równie mocne podstawy. Algorytm musi pokonać rozwijane od lat rozwiązania tradycyjne.
Najbardziej prawdopodobnym modelem wdrożeń jest współpraca obu rodzajów komputerów. Klasyczny system przygotuje dane i obsłuży większość procesu, a procesor kwantowy wykona wybrane obliczenia. Firma musi zdefiniować problem, ustalić punkt odniesienia i sprawdzić wynik.
Polska ma już punkt zaczepienia: w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym zainstalowano komputer kwantowy należący do europejskiej infrastruktury EuroHPC. Dla krajowych firm to okazja do współpracy z badaczami i rozwijania kompetencji. Dobrym początkiem może być pilotaż konkretnego problemu obliczeniowego, z porównaniem do metod klasycznych.
Wyścig o kubity logiczne przybliża technologię do niezawodności. Firmy powinny jednak pytać o dowody skuteczności. Prawdziwy przełom nastąpi wtedy, gdy wynik obliczenia przełoży się na lepszy materiał, szybsze badanie lub opłacalniejszy proces, a jego przewagę będzie można niezależnie ocenić.
Czytaj też: Komputery kwantowe mogą złamać cyfrowe zamki
