Ha azzal kezdeném a cikket, hogy a Google elérte a kvantumfölényt, sokan legfeljebb csak legyintenek: jó nekik, bár fogalmam sincs, mi ez, és valószínűleg nem is érint a dolog egyáltalán, ettől még ugyanannyiba kerül a kiló kenyér. Pedig, ha tényleg úgy igaz a hír, ahogy kiszivárgott, akkor konkrétan arról van szó, hogy teljesen új korszak indul el a számítástechnikában, és ez nem szimpla marketing-bullshit, hanem nagyjából olyan váltás, mint a lovaskocsik után Forma 1-es versenyautókra rácsodálkozni. Sőt.
Itt tartottunk tegnapig
Először gyorsan kerüljünk képbe azzal kapcsolatban, mi is az a kvantumszámítógép. Az általunk ismert "hagyományos" számítógépek a bináris számításokon alapulnak, tehát minden sallangot lecsupaszítva az összes információt kétállapotú bitekben tárolják, valami vagy nulla, vagy egy. Emellett a feladatokat sorban dolgozzák fel: persze ezt valamilyen szintig lehet párhuzamosítani például azzal, hogy a legújabb processzorokban már több feldolgozó egység van egymás mellett, és a szuperszámítógépekben sok száz vagy akár sok ezer ilyen processzort zsúfolnak össze, de ettől még az elmélet ugyanez. Jön a feladat, bekattan nullára vagy egyre, jön a következő, az is bekattan, és így tovább.
Épp ezért az általunk jelenleg is használt gépek erejét úgy lehet növelni, hogy egyre gyorsabb alkotóelemekből rakjuk össze őket (hogy így az egymás utáni feladatok minél gyorsabban pöcögtethessék az egyeket és nullákat), és a számításokat végző alkatrészekből próbálunk a lehető legtöbbet bezsúfolni egymás mellé. Hogy a lovaskocsis analógiához nyúljunk vissza, egyre könnyebb kocsi, egyre jobb kerék és főleg egyre több ló - ezzel lehet valamelyest gyorsítani a járművet, de azért látszik, hogy az igazi szintlépést az hozza, ha a lovakat lecseréljük valami teljesen újszerű meghajtásra.
Ez a váltás a számítástechnikában a kvantumszámítógép, amellyel sokfelé kísérleteznek már, többek között a Google is, amely 2013-ban a NASA-val összeállva egy közös laboratóriumban kezdte tesztelni saját megoldását. Erre térünk vissza mindjárt, de akkor először nézzük, miben is más egy ilyen gép az általunk ismerteknél. És előre elnézést, nem vagyok matematikus, sőt még segéd-al-mellékmatematikus sem, szóval a lehető legegyszerűbb konyhanyelven próbálom érzékeltetni, miről van szó.
Alapvetően egy kvantumszámítógép olyan kvantummechanikai jelenségekre épül, mint a kvantum-szuperpozíció és a kvantum-összefonódás. Ezáltal képes olyan számításokat is elvégezni, amik a hagyományos, digitális számítógépekkel megoldhatatlanok, vagy borzalmasan időigényesek.
Itt ugyanis a számításokat párhuzamosan hajtják végre, amihez viszont egy speciális programnyelv is szükséges. A rendszert ne is úgy képzeljük el, mint egy hagyományos szerverpark, vagy egy nagy számítógép egy nagy házban: a rendszert abszolút nulla fok környékén kell tartani, a részegységeket szupravezető koaxiális kábelekkel összekötni, az inputot pedig mikrohullámú impulzusok adják, amelyek az egyes részecskék állapotát befolyásolják. A rendszer alapjai az úgynevezett kvantumbitek (qubit), amelyek alapvetően ugyancsak kétállapotúak - de mégsem. Minden qubitnek van ugyanis tiszta és kevert állapota is, és ezzel máris elmozdultunk a klasszikus 0 és 1 alapú számításoktól.
Szóval innentől nézzünk tovább a lovaskocsi-versenyautó hasonlatnál: az eddig csak elméleti szinten értelmezhető kvantumszámítástechnika nem csak olyan változást hozhat, hogy minden sokkal gyorsabb lesz, inkább olyan lehetőségeket ad, amiket sem most nem lehet megoldani, sem pedig később úgy, hogy a jelenlegi számítógépeket turbózzuk még tovább. Valós idejű titkosítások megfejtése, anyagok atom-szintű elemzése, vagy akár az idegrendszer neuron-szintű visszafejtése válik lehetségessé, meg egy csomó olyan egyéb feladat, amiről konkrétan nem is sejtjük, hogy létezik.
Na de akkor pontosan mit is csinált a Google?
A kvantumfölény fogalma alatt azt értjük, ha egy kvantumszámítógép olyan feladatot végez el tényleges eredményekkel, amelyet nem lehet megoldani hagyományos számítógépekkel. Mindez eddig elméleti síkon létezett, de most egy olyan hír szivárgott ki, amely szerint a Google és a NASA megcsinálta. Ezzel itt, ni:
Egy tanulmány ugyanis múlt héten felkerült a NASA egyik szerverére, ahol sokan elérhették és tovább is adhatták a hírt, miszerint a Sycamore nevű, 54 qubites kvantumprocesszort teszteltek egy olyan feladattal, ami hagyományos számítástechnikai eszközökkel szinte megoldhatatlan lenne. A gépnek megadott számhalmazról azt kell egyértelműen megállapítania, hogy az elemei teljesen véletlenszerűek-e, vagy van közöttük valamilyen szabályszerűség. Nagyon leegyszerűsítve arról van szó, hogy egy véletlenszám-generátorról ki lehet így deríteni, hogy tényleg, 100 százalékosan véletlenszerűek-e a létrehozott számhalmazok, vagy azért van valami turpisság a dologban. Ez elsőre még mindig kissé bonyolultnak hangozhat, szóval mondjuk máshogy, miért fontos a mostani hír:
Ezt a számítást a világ legerősebb jelenlegi szuperszámítógépe, a Summit nagyjából 10 ezer évig végezné, míg a Sycamore mindössze 3 perc és 20 másodperc alatt kész volt. És ráadásul az 54 qubitjéből egy nem is működött.
Óvatosan kezelendő
A fentiekből talán már látszik, hogy miért ilyen hatalmas előrelépés a kiszivárgott eredmény, talán még úgy is fel lehet fogni a jelentősségét, hogy az ehhez szükséges matematikai nyelvezethez képest egy féléves bőgőmajom értelmi szintjén fogalmaztam meg. Viszont azért egy icike-picike bizonytalanság van még a történetben.
Jelesül az, hogy vajon miért kiszivárgott hírből kell mindezt megtudni? A tanulmányt ugyanis pár hétre "véletlenül" hagyták egy olyan NASA szerveren, ahol más is hozzáférhetett, ebből szereztek aztán másolatot olyan szereplők, mint a New Scientist. Az eddigi hírek szerint nem azt kell megkérdőjelezni, hogy mindez tényleg megtörtént-e, egyelőre elég neves tudósok és tudományos szerkesztők állítják, hogy a tanulmány részletessége és az azt jegyzők személye hitelessé teszi az eredményt.
De akkor miért derült mindez ki így, fű alatt, miért nem álltak már a világ elé azzal, hogy heuréka? A legnépszerűbb vélemények szerint ez is meglesz nemsokára, de a Google direkt intézte így, mert ezáltal még nagyobbat durranhat az elért siker. A valóságban is működő, valós problémákra valós eredményt adó kvantumszámítógépek kifejlesztésére ugyanis brutálisan erős verseny folyik, állami támogatású óriásvállalatok, kutatási és oktatási intézmények, startupok igyekeznek elsőként előállítani valami kézzel foghatót, és épp ezért egy ilyen lassan kiszivárgó, aztán valóban bejelentett eredmény még nagyobb istencsászárrá emelheti a Google-t (és a NASA-t is természetesen). Mindenesetre most egy kicsit tűkön ülve kezdtem várni a hivatalos bejelentést is, és nem csak azért, mert lassan elkezdtek akadozni a játékok a két éves PC-men.
