Kereső toggle

Kvantum felsőbbrendűség

A Google kinyitotta Pandora szelencéjét?

Továbbítás emailben
Cikk nyomtatása

Miközben itthon a nemzet az 1956-os forradalomról emlékezett meg, a világ másik felén egy internetóriás forradalmi bejelentést tett október 23-án: a Google kísérleti kvantumszámítógépe túllépett hagyományos társainak határain, és olyan számításokat végzett el, amelyhez elődeinek évezredekre lenne szüksége.

Ez önmagában talán még nem hangzik túl izgalmasnak, azonban ha belátjuk, miféle nagy képbe illeszkedik ez az esemény, máris másként tekinthetünk a bejelentésre. A Google kutatói két hete a Nature magazinban közzétett publikációjukban és az ezzel együtt a legnagyobb videomegosztóra feltöltött videójukban nyilvánosságra hozták, hogy a Sycamore (szikomorfa vagy szikomorfüge) névre keresztelt kvantumprocesszor által meghajtott gépük átlépte az úgynevezett kvantumfölény (quantum supremacy) küszöbét. A kvantumfölény már évtizedek óta létező koncepció, azonban igazán 2012 óta ismert. A fogalom – melyet a különböző cégek másként értelmeznek – arra utal, hogy a számítástechnika akkor lép be a következő korszakba, ha a kvantumszámítógépek már nem pusztán a hagyományos gépek munkáját tudják ellátni – azoknál sokszorta gyorsabban –, hanem azok képességeit meghaladva olyan feladatokat is véghezvihetnek, amelyekre a bit alapú gépek nem képesek (vagy beláthatatlanul hosszú időre lenne szükség ehhez).

A szóban forgó kísérletben a Google arra ,,kérte” kvantumszámítógépét, hogy hozzon létre milliónyi véletlenül előállított számot, majd ezek statisztikai eloszlását vesse össze azzal, hogy elméletileg milyen eloszlásnak kellett volna generálódnia. Ezen feladat végrehajtása a Google szerint az IBM hagyományos alapokon nyugvó, azonban jelentősen felturbózott szuperszámítógépének is tízezer évébe telt volna.

A Sycamore ezt a számítást 3 perc és 20 másodperc alatt lefuttatta úgy, hogy a chipben lévő 54 kvantumbitből egy meghibásodott a teszt közben, ezért le kellett kapcsolni. Az IBM a bejelentés után kikezdte a Google tanulmányát, szerintük saját gépük megfelelő plusz memória hozzáadásával és ügyes programozással 2 és fél nap alatt végzett volna a feladattal. Az IBM ezen felül megkérdőjelezte a tényleges kvantumfölényt is, szerintük ennek eléréséhez még dolgozni kell a kvantumhibák és a kvantumzaj kiküszöbölésén is, hogy a kvantumszámítógépek valóban megbízhatóan működjenek (ezzel a két jelenséggel a Google-nek is meggyűlt a baja a kísérlet során).

A kvantumgépek gyorsasága annak köszönhető, hogy működési elvük radikálisan eltér a hagyományos gépekétől, emellett olyan jelenségeket használ fel, melyekről sokszor csak azt tudjuk, hogy léteznek, de azt nem, hogy miért történnek. A kvantumfizika megjelenése óta tudjuk, hogy az atomok szintjén a fizika nem teljesen úgy működik, mint ahogyan azt a látható világ alapján sejthetnénk, és ezeket a furcsa (Einstein által egy esetben kísértetiesnek hívott) jelenségeket használja ki a kvantumszámítógép. A Sycamore így a rendelkezésre álló 53 kvantumbitjével egyetlen pillanat alatt tízezer billió (a tíz után még tizenöt nullát kell tenni) számítást tudott elvégezni! Vegyünk egy példát: egy kvantumszámítógéppel szeretnénk kielemezni, hogyan fog alakulni a tőzsde a következő egy évben. Míg egy hagyományos számítógép sorra egymás után venné a lehetséges forgatókönyveket, és elemezné ki azok bekövetkezésének valószínűségét, addig a kvantumszámítógép minden egyes lehetőséget szimultán, egyazon időben elemezne, és értékelne ki.

A kvantumszámítógépekben rejlő lehetőség tehát óriási, és amennyiben a jelenleg fennálló akadályokat is sikerül a kutatóknak kiküszöbölniük, úgy az emberiség egy teljesen új korszakba léphet, nemcsak a számítástechnika, hanem az élet sok más területén is. Jelenleg rengeteg adat és információ van az emberiség birtokában, melyekből jelentős előrejelzéseket és a jövőre vonatkozó számítógépes modelleket lehetne felépíteni, azonban a rendelkezésre álló rendszereknek sok idő kell ezek lefuttatásához és az eredmények elemzéséhez.

A kvantumszámítógépek által bonyolult kémiai és biológiai folyamatok válnak modellezhetővé, melyek forradalmasítani tudnák az orvoslást és a gyógyszergyártást, és nagy eséllyel a rák különböző fajtáinak vagy az Alzheimer-kórnak az ellenszerét is gyorsabban fel lehetne fedezni. Természetesen a tudomány minden más ágazatára is hatással lesz a kvantumszámítógépek egyre kifinomultabbá válása. A NASA és a Google már évek óta együttműködik ezeknek a gépeknek a fejlesztésében, hiszen az űrkutatásban is jelentős előrelépést lehetne elérni, mind az elméleti kísérletek, mind a gyakorlati felfedezések terén. A megbízható kvantumszámítógépek pontosabb és precízebb időjárási, pénzügyi és gazdasági előrejelzéseket tudnak készíteni, hatékonyabb logisztikai és üzleti döntések meghozatalát teszik lehetővé a remények szerint, melyek nagyban megkönnyítenék üzletemberek, földművesek és még sok más területen dolgozók munkáját.

A „kvantumszámítást” azonban nemcsak segítő, hanem adott esetben egyenesen ártó szándékkal is fel lehet használni. A jelenlegi titkosítási módszereink szinte mind egyszerű matematikai alapokon nyugszanak, melyeket pusztán azért nehéz feltörni, mert rendkívül hosszú időbe telik, míg egy számítógép visszafejti az adott titkosítás mögötti matematikai műveleteket. A már említett kvantumelőny miatt a legtöbb titkosítási protokoll – a Netflix fiókunktól a bankszámlánkig – veszélynek lenne kitéve, ha egy kvantumszámítógéppel indítanának támadást ellene, és olyan, titkosításra épülő rendszerek dőlhetnek össze, mint a Bitcoin, előre nem látható pénzügyi zavart okozva.

Nem szabad elsiklani a mesterséges intelligencia fejlődése mellett sem. Amennyiben a mesterséges intelligencia alapját egy kvantumszámítógép adná, úgy a tanulási képessége exponenciálisan növekedne, így nem kellene hozzá sok idő, hogy az alkotóinál is intelligensebbé tudjon válni. Ray Kurzweil futurista és feltaláló szerint a mesterséges intelligencia fejlődésével együtt az univerzális jólét és akár a munka teljesen feleslegessé válása köszönthet az emberiségre, sőt, még talán a halál is legyőzhető. Vele szemben a néhai elméleti fizikus, Stephen Hawking és Elon Musk is pesszimistán nyilatkoztak a jövőről. ,,Nagyon közel állunk egy élvonalbeli mesterséges intelligencia létrehozásához, és ez pokolian megrémiszt. Sokkal többre képes, mint amit bármelyikünk el tudna képzelni, a fejlődési üteme exponenciális

– mondta a Tesla alapítója. Barack Obama elnökségének idején szintén aggodalmát fejezte ki afelől, hogy egy folyamatosan tanuló gép veszélyt jelent az USA nukleáris arzenáljára.

Ezek után talán nem meglepő, hogy a Föld két rivális hatalma gőzerővel tolja a kvantumszekeret. Donald Trump tavaly decemberben meghirdette a Nemzeti Kvantum Kezdeményezést (National Quantum Initiative), melynek keretén belül a kormány több mint egymilliárd dollárt pumpál különböző kvantumszámítógép-projektekbe, hogy megtarthassa előnyét Kínával szemben, azonban ez az összeg eltörpül az ázsiai ország erőfeszítései mellett. Kína majdnem tízszer annyit költ fejlesztésekre, mint az USA: csak tavaly 492 kvantumszabadalmat jegyeztek be, míg az Egyesült Államokban ,,csak” 248-at. Ugyanúgy, ahogy a holdkutatás területén, a kvantumszámítógépek fejlődésének esetében is megfigyelhető a kettősség: míg az államok egymásra licitálnak, hogy ki éri el előbb rendszerszinten a kvantumfölényt, addig privát befektetők és feltalálók a kvantumugrástól végső soron az emberiség megváltását várják.

Olvasson tovább: