Gémerek oldották meg, ami a kvantumszámítógépnek nem ment

2016.04.14. 16:37

Bár a számítástechnika jövőjében a legtöbb tudós kitüntetett szerepet szán az egzotikusan hangzó kvantummechanikának, még rengeteg problémát kellene megoldani ahhoz, hogy egyszer szélesebb körben hasznosítható kvantumszámítógépeink legyenek – bár biztató próbálkozások már vannak. Úgy tűnik azonban, hogy még ezen a téren is van mit tanulnia a gépeknek az embertől.

Bizonyos problématípusok megoldásában ugyanis az emberi agy még mindig verhetetlen, ilyenek az optimalizációs feladatok is, vagyis amikor egy probléma legoptimálisabb megoldását kell minél rövidebb úton megtalálni. Ezért a tudósok szoktak olyan divatos dolgokkal próbálkozni, mint a crowdsourcing és a gamifikáció, magyarul a megoldandó feladatokat videojáték formájába öntik, és kiadják a népnek: tessék, játsszatok, és közben termeljétek szépen a jobbnál jobb megoldásokat! Egy korábbi sikeres példa erre a FoldIt nevű játék, amelyben a játékosok fehérjestruktúrák hajtogatásával jöttek rá a legoptimálisabb felépítésükre. Ezúttal abban segítettek a gémerek, hogy a tudósok megtalálják a kvantumszámításokhoz szükséges legoptimálisabb beállításokat.

Maga a probléma az volt, hogy meg kellett találni azt a leggyorsabb sebességet, amellyel a kvantumszámítógép beállításai még úgy változtathatók, hogy nem omlik össze a rendkívül kényes és instabil rendszer. Számításokat úgy tudnak végezni a rendszerrel, hogy az összerendezett atomokat optikai módszerrel, úgynevezett optikai csipesszel manipulálják. Viszont akár túl lassan, akár túl gyorsan végzik ezt a manipulációt, az egymással összehangolt atomok könnyen elveszthetik a kvantumállapotukat, és ugrott az egész számítógépesdi.

Ezt a kvantum sebességkorlátot (QSL) akarták megtalálni a dániai Aarhus Egyetem kutatói, de az algoritmusok önmagukban nem jutottak elég jó eredményre, mert alapvetően máshogy közelítik meg a problémát, mint az emberi agy. Ezért a kutatók készítettek a probléma köré egy mobilos játékot, amelynek a Quantum Moves (kvantummozgások) nevet adták. A feladat, hogy egy rugalmas, kattintással lehúzható vonalat úgy kell mozgatni, hogy a felszínén mozgó folyadékból minél több kerüljön a mozgatás hatására kialakuló mélyedésekbe. Ha túl lassan mozgatjuk, nem lesz elég magas a pontszám, ha túl gyorsan, kifröccsen a folyadék, és megint pontot veszítünk. Valahogy úgy, ahogy ezen a videón is látható:

Az ide-oda mozgatható rész megfeleltethető az optikai csipesznek, a folyadék pedig nagyjából az atomok kvantumállapotát jelöli. A kutatók pedig a játékosok eredményeit elemezve pontosabb képet kaptak arról, hova érdemes helyezni a műszereket ahhoz, hogy optimális eredményt érjenek el.

A játékosok az algoritmusokhoz hasonló megoldásokra jutottak, de sokkal kevesebb próbálkozásból. A kutatók ezért a játék eredményeit használták kiindulópontnak az optimalizálást végző algoritmusoknál, és ez a hibrid megoldás több mint harminc százalékot spórolt meg nekik, vagyis majdnem 70 százalékkal optimálisabb sebességkorlátot sikerült így belőni, mint az emberi segítség nélkül. A játékosok azért lehettek ilyen hatékonyak, mert ahelyett, hogy minden lehetőséget végigpróbálgattak volna, intuícióra hagyatkoztak, amiben a gépek hagyományosan nem igazán erősek.

Talán egy ideig mégse válunk még fölöslegessé az számítógépek számára.