Kína is elérte a kvantumfölényt, kihívót kapott a Google

A kvantumfölény azt a fölényt jelenti, amivel egy kvantumszámítógép jobb a hagyományos számítógépnél. Demonstrációja egy olyan művelet, amit a kvantumszámítógép meg tud oldani, a hagyományos számítógép pedig gyakorlatilag nem. Ilyen eset a Csiucsang nevű rendszer, ami percek alatt végzett egy olyan kalkulációval, ami a világ harmadik legerősebb szuperszámítógépének kétmilliárd évnyi számolást jelentene. Az eredményről december elsején közölt tudományos cikket a Science magazin.

Az első kvantumfölény-bejelentés a Google-tól érkezett tavaly szeptemberben: az amerikaiak Sycamore nevű gépe olyan számítással végzett 200 másodperc alatt, ami tízezer évig tartott volna egy hagyományos szuperszámítógépnek. A Sycamore által elért áttörést egyébként az IBM azzal kritizálta, hogy a demonstrációhoz kiválasztott algoritmusnak van egy hatékonyabb változata a klasszikus gépekre, amivel két és fél nap alatt meg tudják oldani a problémát.

Rávertek az amerikaiakra

A két rendszer működése érdekes módon alapvetően különbözik. Az amerikai gép áramkörei abszolút nulla fok közelébe hűtött szupravezető fémből állnak, a kínai eszköz működése viszont fotonokon, vagyis a fény manipulációján alapul. A Kínai Tudományos és Technikai Egyetemen, Hofejben (Hefei) megépített eszköz a kínai állami hírügynökség jelentése szerint tízmilliárdszor gyorsabb, mint a Google prototípusa.

A Csiucsang egy Gauss-féle bozonmintavétel nevű problémát oldott meg, amelynek során bozonpárok megjelenését próbálják megjósolni egy lineáris interferométeren, amit 76 fotonból 43 esetben tudtak megvalósítani.

Jelenleg egyik kvantumszámítógép sem végez komoly számítástechnikai munkát. A terület is gyerekcipőben jár. Az IBM, a Microsoft, az Amazon és az Intel is komoly pénzeket fektettek be a kvantum-számítástechnikába.

A mindenki által ismert és használt számítógépek kettes számrendszerben gondolkodnak, az egyest és a nullát ismerik, ezek a bitek. A kvantumszámítógép qubitekkel dolgozik, ami egyeseket, nullákat és ezek szuperpozícióját, vagyis mindkettőt jelenti.

A kvantuminformációk nagyon tűnékenyek, kezelésük nehéz technikai kihívás, ezért sem terjedtek még el, csak laboratóriumokban működő kísérleti példányok vannak, kivéve a piacon kapható kisebb teljesítményű – például a D-Wave által gyártott – eszközöket.

Hűtés nélkül is eltartható

A kínai és amerikai rendszer között különbség továbbá, hogy a Csiucsang nehezebben programozható. Optikai rendszer lévén a műveleteit a hardverszinten, vagyis optikák és tükrök beállításánál kell megadni.

Fotonikus kvantumszámítógépeket nyugati startup cégek is fejlesztenek, például a torontói Xanadu, amelynek alapítója Christian Weedbrook a Wireden üdvözölte a kínai eredményt. Vannak kisebb cégek, amelyek ioncsapdának nevezett elektromágneses mezőben lebegtetett atomokkal kísérleteznek.

Weedbrook szerint a fotonikus rendszereket rugalmasabbá lehet tenni, ami nagy előny, hiszen a Google megoldásával szemben nem kell hozzá masszív hűtőapparátus. Egyelőre azonban nem látszik, melyik megközelítés kerül ki győztesen a fejlesztési versenyből.