როგორ შეცვლის Google-ის კვანტური აღმატებულობა ჩვენს ცხოვრებას

მოკლედ:

— რა არის კვანტური კომპიუტერი და კვანტური აღმატებულობა

— რა კვანტური პროცესორი შექმნა Google-მა

—რატომ არ აღიარებს აღნიშნულ მიღწევას IBM-ი

დაახლოებით ერთი კვირის წინ Google-ში ხმამაღალი განცხადება გააკეთეს— შეიქმნა მსოფლიოში პირველი კვანტური კომპიუტერი, რომელსაც ამოცანების შესრულების სისწრაფეში ვერავინ და ვერაფერი შეედრება. მარტივად რომ ვთქვათ, Google-ის ხელმძღვანელობა კვანტურ აღმატებულობას „გადაწვდა“. კაცობრიობა ამ აღმატებულობის მიღწევას უკვე ბოლო 30 წელი ცდილობს. აღნიშნულ მიღწევა თავდაყირა აყენებს ინფორმაციული ტექნოლოგიების და აპარატული უზრუნველყოფის ინდუსტრიას.

IBM-ში მიღწევის ფაქტს არ ეთანხმებიან და ამტკიცებენ, რომ მათი კომპიუტერები პრაქტიკულად იგივე შედეგს დებენ. ჩვენ გადავწყვიტეთ გავერკვიოთ აღნიშნულ ვითარებაში და დავადგინოთ, ვინ არის კვანტური რბოლის გამარჯვებული და რაში გვჭირდება კვანტური კომპიუტერი ან მისი აღმატებულობა.

რა მოხდა Google-ში?

კომპანიამ კვანტური აღმატებულობის მიღწევის შესახებ ხმამაღალი განცხადება რამდენიმე კვირის წინ გააკეთა. ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა სტატია, სათაურით “კვანტური აღმატებულობა ზეგამტარი პროგრამირებადი პროცესორის გამოყენებით“, რომელშიც დეტალურადაა აღწერილი Google-ის მიღწევა.

სტატიაში ნათქვამია, რომ კომპანიამ შექმნა Sycamore— პირველი პროგრამირებადი კვანტური პროცესორი, რომელიც 53 კუბიტის მქონე კვანტურ მდგომარეობას აღწევს (კუბიტი — ინფორმაციის მინიმალური ერთეული კვანტურ კომპიუტერებში, რომელსაც სივრცის და დროის რამდენიმე მდგომარეობაში ერთდროულად არსებობა შეუძლია).

პრაქტიკაში Google Sycamore-მა შეასრულა ამოცანა, რომლის შესრულება ჩვეულებრივ კომპიუტერებს არ შეუძლიათ. კვანტურისგან განსხვავებით ჩვეულებრივი კომპიუტერების ინფორმაციის მინიმალური მაჩვენებელი მხოლოდ ორ მდგომარეობას — 0-ს და 1-ს ცნობს.

კვანტური პროცესორის ამოცანა „შემთხვევითი რიცხვების გენერატორით რიცხვების შემთხვევითობის დამტკიცებას“ ითვალისწინებდა. Nature-ის სტატიაში აღნიშნულია, რომ ტესტირების მიზნით შემთხვევითი რიცხვების ჯაჭვის გამოყენება საუკეთესო გადაწყვეტილებაა. კვლევის შედეგების მიხედვით, Sycamore-მა უამრავი რიცხვის შემთხვევითობა სულ რაღაც სამ წუთსა და ოც წამში დაამტკიცა.

Sycamore-ს კვანტური სქემის ერთი ეგზემპლარის შერჩევის მილიონჯერ განმეორებისთვის 200 წამი სჭირდება. ანალოგიური ამოცანის შესრულება კლასიკურ სუპერკომპიუტერზე 10 000 წელს წაიღებს. კლასიკურ ალგორითმებთან შედარებით ასეთი წინსვლა კვანტური აღმატებულობის ექსპერიმენტალურ განხორციელებას ნიშნავს“ — აცხადებენ კვლევის ავტორები.

Google-ის ინფორმაციით, კვანტური პროცესორი 54 კუბიტისგან შედგება, აქედან ერთ-ერთი არ მუშაობს და მხოლოდ ჩიპის სტრუქტურის შენარჩუნებას ემსახურება.

კომპიუტერი ალუმინის, ინდიუმისა და კრემნიუმის გამოყენებით შეიქმნა. აღნიშნული მასალების გამოყენება ჯოზეფსონის ეფექტით გახდა შესაძლებელი. კუბიტების კვანტურ მდგომაროებამდე მისაყვანად პროცესორს აბსოლუტურ 0-თან მიახლოებულ ტემპერატურამდე ყინავენ (20 მილიკელვინი), რაც  ცელსიუსით -273 გრადუსს უდრის.

სუპერგაგრილებული Sycamore ე.წ ატენუატორებს, რომლებიც ამცირებენ ელექტრომაგნიტური რყევების ინტენსივობას და დამატებით ფილტრებს იყენებს, რის შედეგადაც იგი ოთახის ტემპერატურის პირობებში არსებულ ელექტრონიკასთან არის დაკავშირებული. ციფრულ-ანალოგური გარდამქმნელები კი კვანტური კომპიუტერიდან ინფორმაციის წაკითხვის საშუალებას იძლევიან.

თუ ყველაფერი ასეა და Google-მა ნამდვილად შექმნა მოწყობილობა, რომელიც ურთულეს ამოცანებს წამებში ასრულებს, მაშინ კვანტური აღმატებულობა უთუოდ მიღწეულია.

ყველაფერი კარგად იქნებოდა, რომ არა IBM, რომელიც უარყოფს აღნიშნულ მიღწევას და აცხადებს, რომ მათი სუპერკომპიუტერებიც კი აღწევენ Sycamore-ის შედეგებს.

IBM-ის რეაქცია

ჟურნალ Nature-ში Google Sycamore-ის კვლევის გამოქვეყნებამდე რამდენიმე დღით ადრე IBM Research Blog-ზე გამოქვეყნდა სტატია, რომელშიც IBM-ის კვანტური გამოთვლების განყოფილების თანამშრომლებმა კონკურენტების გამოგონება გააკრიტიკეს და აღნიშნავენ, რომ Google-ის მიერ გავრცელებული ინფორმაცია არ შეესაბამება სიმართლეს.

IBM-ის ოთხმა თანამშრომელმა აღნიშნა, რომ ოპტიმიზაციის და ინფორმაციის ოპერატიული მეხსიერების გარდა მყარ დისკზე შენახვის გათვალისწინებით, კომპანიის სუპერ კომპიუტერ Summit-ს Sycamore-ის მიერ შესრულებული გამოთვლების გამეორებისთვის მხლოდ 2,5 დღე სჭირდება.

ჩვენ საკმარისი მტკიცებულებები გვაქვს იმის სათქმელად, რომ ტერმინი „კვანტური აღმატებულობა“ არასწორად განიმარტება და გარკვეულ გაუგებრობას იწვევს. მოვუწოდებთ საზოგადოებას მეტი სკეპტიციზმით შეაფასონ განცხადება იმის შესახებ, რომ თითქოს კვანტურმა კომპიუტერმა კლასიკური კომპიუტერის გამოთვლით შესაძლებლობებს აჯობა…“ — წერენ IBM-ის წარმომადგენლები.

Google-ის კონკურენტი, რომელიც ასევე მუშაობს ეფექტურ კვანტურ კომპიუტერზე შეგვახსენებს, რომ კვანტურმა კომპიუტერებმა კაცობრიობის ისტორიაზე დადებითი გავლენა უნდა იქონიოს და პრაქტიკულ გადაწყვეტებს უნდა ემსახურებოდეს. მხოლოდ ამ შემთხვევაში შეგვიძლია ვისაუბროთ ასეთი გამოთვლითი სისტემის „აღმატებულობაზე“.

ცალსახაა, რომ Sycamore-ის მიერ 200 წამში შესრულებული ამოცანა იმდენად რთულია, რომ მისი შესრულების შესაძლებლობა კლასიკურ კომპიუტერებს დიდი ალბათობით არ გააჩნიათ. მაგრამ Google-ში ერთი გარემოება არ გაითვალისწინეს. აღნიშნული გამოთვლები ატარებენ მხოლოდ ტექნიკურ ხასიათს. თეორიულად Google-ს აქამდეც შეეძლო კვანტური აღმატებულობის მიღწევა, რადგან ჯონ პრესკილმა, რომელმაც აღნიშნული ტერმინი 2012 წელს გამოიყენა, არ იზიარებდა კვანტური კომპიუტერების ჩვეულებრივ კომპიუტერებზე „აღმატებულობის“ ფაქტს პრაქტიკული და ტექნიკური ამოცანების შესრულების დროს.

Google-ის ლოგიკას რომ მივყვეთ, მაშინ IBM-მა კვანტურ აღმატებულობას ზუსტად ერთი წლის წინ მიაღწია. 2018 წლის 19 ოქტომბერს ჟურნალ Science-ში გამოქვეყნებული კვლევის მიხედვით, მათ მიერ შექმნილმა კვანტურმა კომპიუტერმა  რთული ალგებრული ფორმულა ამოხსნა, რის შესაძლებლობა კლასიკურ კომპიუტერებს არ ქონდათ.

ჩვენი ნაშრომი კვანტური აღმატებულობის მიღწევას ადასტურებს. ჩვენ მიერ შემოთავაზებული კვანტური ალგორითმი შესანიშნავი კანდიდატია მისი ექსპერიმენტარული რეალიზაციისთვის უახლოეს მომავალში, რადგან მას მხოლოდ კუბიტების ორგანზომილებიანი ბადის შეერთებაში მუდმივი სიღრმის შენარჩუნება სჭირდება“ — აცხადებენ კვლევის ავტორები.

დროში რომ არ დავიკარგოთ, მოდით უფრო ვრცლად განვიხილოთ კვანტური კომპიუტერების დანიშნულება.

რა არის კვანტური კომპიუტერი და რაში გვჭირდება ის?

პირველად კვანტური კომპიუტერის კონცეფტი ფიზიკის დარგში ნობელის პრემიის ლაურეატმა, რიჩარდ ფეინმანმა წარმოადგინა, რომელმაც სიკვდილამდე რამდენიმე წლით ადრე, 1988 წელს ივარაუდა, რომ კვანტური კომპიუტერი ნივთიერების ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებს გააერთიანებდა, რაც გამოთვლების მოცულობის უფრო სწრაფ მასშტაბირებას უზრუნველყოფდა.

ფეინმანის მოსაზრების კვალდაკვალ მკვლევარები კუბიტამდე მივიდნენ. კვანტური კომპიუტერის კონცეფცია კვანტურ სუპერპოზიციის ფენომენს უკავშირდება რომლის დროსაც ატომი ერთდროულად რამდენიმე მდგომარეობაში იმყოფება.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, კლასიკურ კომპიუტერში ინფორმაციის მინიმალურ ერთეულს, ბიტს მხოლოდ ორი მნიშვნელობა აქვს — 0 და 1. ყველაზე რთული პროგრამული უზრუნველყოფაც კი საფუძველში 0-ების და 1-ების უსასრულო ჯაჭვია.

კუბიტს თავის მხრივ 0-ის და 1-იანის ერთიანად აღქმის მხარდაჭერა აქვს, რაც გაცილებით დიდი ინფორმაციის დამუშავების და თეორიაში, კლასიკური კომპიუტერებისთვის შეუძლებელი ამოცანების შესრულების შესაძლებლობა აქვს. მარტივი შედარებისთვის, კლასიკური ბიტი მონეტის მხოლოდ ერთი ან მეორე მხარეა მაშინ, როცა კუბიტში აღნიშნული მონეტა ბრუნავს და ორივე მხარეს ერთდროულად გვაჩვენებს.

გარდა ამისა, კუბიტს კლასიკურ ბიტთან შედარებით მათემატიკური უპირატესობაც აქვს, რაც ერთი ერთეულის დამატების შემთხვევაში მთლიანი მიკროსქემის სიმძლავრის გაორმაგებაში ვლინდება. კლასიკური ბიტების შემთხვევაში კი მათი დამატება არაფერს ცვლის. ექსპერტები მიიჩნევენ, რომ 300 კუბიტის სიმძლავრის კვანტური კომპიუტერი რომ „ვთარგმნოთ“ კლასიკურ კომპიუტერში, მაშინ მისი ბიტების რაოდენობა სამყაროში არსებული ატომების რაოდენობას — 91-ნიშნა რიცხვს გაუტოლდება.

კვანტური კომპიუტერის შექმნა ცხოვრების ყველა სფეროში რევოლუციას მოახდენს. კვანტური კომპიუტერების გამოყენებას პირველად ქიმიის დარგში ელოდებიან: ისეთი ალგორითმის შექმნით, რომელიც წარმოუდგენელი რაოდენობის ნივთიერებების და მათი თვისებების გაანალიზებას შეძლებს მეცნიერებს ახალი, მარტივი და უსაფრთხო მასალების გამოგონება გაუმარტივდებათ.

ასეთი სახით თვითმფრინავები უფრო სწრაფად იფრენენ, ელექტრომობილების დამუხტვა წელიწადში ერთხელ იქნება საჭირო, სმარტფონები თვალის ლინზის მეშვეობით ჰოლოგრამად გადაიქცევა, მედიცინაში მიაგნებენ კიბოს განკურნების საშუალებას ხოლო ასობით დეპუტატს ერთი მარტივი ჩიპი ჩაანაცვლებს, რომელიც საკუთარი მოქალაქეების ინტერესებს დაიცავს.

მართალია ასეთ გამოგონებას უარყოფითი მხარეებიც აქვს. ე.წ „კვანტური შეთქმულების“ მიხედვით ის ხელისუფლება, რომელიც პირველად მიიღებს კვანტურ კომპიუტერს პლანეტაზე არსებული ყველა უსაფრთხოების სისტემის ხელში ჩაგდების შესაძლებლობა ექნება. სნოუდენის ინფორმაციით აშშ-ის ეროვნული უსაფრთხოების სააგენტომ კვანტური კომპიუტერის შესაქმნელად 2013 წელს $80 მლნ. გამოყო.

ვინ ვის აჯობა

სინამდვილეში არც თუ ისე მნიშვნელოვანია ვინ მიაღწევს ფორმალურ კვანტურ აღმატებულობას. როგორც ჩანს Google-იც და IBM-იც  ზეგამტარი მასალების და ტექნოლოგიების წარმატებულ ფორმულამდე მივიდნენ, რომელთა კომბინაცია კუბიტების გარკვეული დროით და ექსტრემალურად დაბალი ტემპერატურის პირობებში შენარჩუნების შესაძლებლობას იძლევა.

ამ დროის განმავლობაში კვანტურმა კომპიუტერებმა ნამდვილად მიაღწიეს „აღმატებულობას„ და ასრულებენ ამოცანებს, რომელთა შესრულებაც კლასიკურ კომპიუტერს არ შეუძლია.

თუმცა უნდა გავითვალისწინოთ, რომ Google-ის და IBM-ის ხმამაღალი განცხადებები კვანტური „აღმატებულობის“ და ამავდროულად ერთმანეთზე აღმატებულობის საკითხში მხოლოდ თეორიულ გამოთვლებს ეფუძნება.

10 000 წელი თუ 2,5 დღე „შემთხვევითი რიცხვების გენერირების დასამტკიცებლად“ არის მხოლოდ პროცესის მოდელირება და არა მისი რეალური შესრულება.

ორი კომპანიის „კვანტური რბოლა“ დიდად არავის აინტერესებს, რადგან ისტორიაში შევა ის, ვინც კვანტური კომპიუტერის გამოყენებით მიაგნებს რამე ეგზოტიკურ მასალას ან შექმნის რაკეტის ძრავის გაუმჯობესებული საწვავის ფორმულას. ამჟამად მიმდინარე „რევოლუციური“ განცხადებები კი მარკეტოლოგების და მედიასაშუალებების გასართობად დარჩება, რომლებსაც ძალიან უყვართ ხმამაღალი სათაურები.

Leave your vote

13 points
Upvote Downvote

კომენტარები

0

კომენტარის დატოვება

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *

Log In

Forgot password?

Forgot password?

Enter your account data and we will send you a link to reset your password.

Your password reset link appears to be invalid or expired.

Log in

Privacy Policy

Add to Collection

No Collections

Here you'll find all collections you've created before.