IBM Heron: Κβαντικός Επεξεργαστής Ξεπερνά τους Υπερυπολογιστές

Κάθε φορά που ακούς «κβαντικό πλεονέκτημα», η φυσική αντίδραση είναι δυσπιστία. Το 2019 η Google το διεκδίκησε, το 2022 κινέζικες ομάδες το επανέλαβαν, και και οι δύο φορές κλασικοί υπολογιστές βρήκαν τρόπο να αναπαράγουν τα αποτελέσματα λίγους μήνες μετά. Αυτό που ανακοίνωσαν IBM και Algorithmiq είναι διαφορετικό, γιατί δεν ζητούν να τους πιστέψεις — σου δίνουν το εργαλείο να τους ελέγξεις.

Στο TechNoid πιστεύουμε ότι αυτή η αλλαγή νοοτροπίας είναι πιο σημαντική από το ίδιο το τεχνικό επίτευγμα. Ας δούμε γιατί.

Πώς λειτουργεί το πλαίσιο αξιοπιστίας

Το θεμελιώδες πρόβλημα κάθε ισχυρισμού κβαντικής υπεροχής μέχρι σήμερα ήταν λογικό παράδοξο: για να αποδείξεις ότι ξεπέρασες τον κλασικό υπολογιστή, έπρεπε να χρησιμοποιήσεις έναν κλασικό υπολογιστή για να επιβεβαιώσεις το αποτέλεσμα. Αν το κλασικό σύστημα δεν μπορούσε να «τρέξει» παράλληλα τον υπολογισμό, δεν υπήρχε πραγματική απόδειξη — μόνο υπόθεση.

Η ομάδα που δούλεψε με τον επεξεργαστή IBM Quantum Heron έλυσε αυτό αλλάζοντας εντελώς την ερώτηση. Αντί να ζητούν κλασική επιβεβαίωση, εφάρμοσαν στοχευμένη έγχυση θορύβου και τροποποιημένες βαθμονομήσεις πυλών σε πολλαπλούς, διαφορετικούς επεξεργαστές. Αν το αποτέλεσμα ήταν τυχαίο προϊόν αποδιαμόρφωσης (decoherence), θα άλλαζε δραματικά όταν άλλαζε ο θόρυβος. Δεν άλλαξε. Αυτό είναι, ουσιαστικά, ένα «stress test» μηχανικής αντοχής πάνω στο ίδιο το κβαντικό κύκλωμα, όχι μια σύγκριση με κλασικό μοντέλο.

Ο Dr. Jay Gambetta, αντιπρόεδρος έρευνας της IBM, το περιγράφει ως ωρίμανση του κλάδου — και εδώ διαφωνούμε μερικώς μαζί του. Ωρίμανση θα σήμαινε ότι το πρόβλημα λύθηκε γενικά. Στην πραγματικότητα λύθηκε για αυτή τη συγκεκριμένη κατηγορία προβλημάτων (ετερογενή υλικά με ακανόνιστη δομή). Δεν σημαίνει ότι κάθε μελλοντικό quantum advantage claim θα είναι αυτόματα αξιόπιστο — σημαίνει ότι υπάρχει πλέον μεθοδολογία για να το ελέγξεις.

Το εργαλείο monoprop και ο δημόσιος έλεγχος

Το πιο ενδιαφέρον κομμάτι της ανακοίνωσης δεν είναι τεχνικό, είναι στρατηγικό. Η Algorithmiq διέθεσε το monoprop, το εργαλείο που χρησιμοποίησε ως την καλύτερη διαθέσιμη κλασική μέθοδο σύγκρισης, ως λογισμικό ανοιχτού κώδικα. Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι κάθε πανεπιστημιακό εργαστήριο ή ανταγωνιστική εταιρεία μπορεί να κατεβάσει το ίδιο εργαλείο που χρησιμοποίησε η IBM και να προσπαθήσει να αποδείξει ότι έκανε λάθος.

Είναι μια κίνηση που σπάνια βλέπεις σε ανακοινώσεις με τόσο υψηλό marketing value. Η CEO της Algorithmiq, Sabrina Maniscalco, τόνισε ότι μια «επαληθευμένη και ανοιχτά αμφισβητήσιμη» επίδειξη πλεονεκτήματος είναι η μόνη απόδειξη πραγματικής προόδου. Συγκριτικά, όταν η Google ανακοίνωσε το quantum supremacy το 2019 μέσω του δημοσιεύματος στο Nature, η IBM χρειάστηκε να δημοσιεύσει δικό της rebuttal paper μέσα σε λίγες εβδομάδες για να αμφισβητήσει τον υπολογισμό των 10.000 χρόνων. Αυτή τη φορά, το εργαλείο αμφισβήτησης δίνεται εξ αρχής στο κοινό — δεν χρειάζεται να περιμένεις κάποιον ανταγωνιστή να γράψει αντίστοιχο paper μηνών.

https://pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js?client=ca-pub-9816651697894810

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Τι σημαίνει για μπαταρίες και καταλύτες

Το λόγο που η IBM επέλεξε συγκεκριμένα «ετερογενή υλικά» ως πεδίο δοκιμής δεν είναι τυχαίος. Τα πραγματικά υλικά της βιομηχανίας —ηλεκτρολύτες μπαταριών στερεάς κατάστασης, βιομηχανικοί καταλύτες, νανοδομημένα υλικά— δεν έχουν τέλεια κρυσταλλική διάταξη. Έχουν ατέλειες, διεπαφές, τοπικές διακυμάνσεις που καθορίζουν πώς κινείται η ενέργεια στο εσωτερικό τους. Αυτή η ακαταστασία είναι ακριβώς το σημείο όπου οι κλασικοί υπερυπολογιστές χάνουν την υπολογιστική τους ισχύ εκθετικά.

Αν έχεις διαβάσει το άρθρο μας για τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης, ξέρεις ότι το μεγαλύτερο εμπόδιο δεν είναι η χημεία σε επίπεδο θεωρίας, είναι η πρόβλεψη συμπεριφοράς σε ατέλειες υλικού που κανείς δεν μπορεί να προσομοιώσει με ακρίβεια σήμερα. Αν το πλαίσιο της IBM/Algorithmiq επεκταθεί σε εμπορικά υλικά καταλυτών —πχ. πλατίνα σε κυψέλες καυσίμου ή λίθιο-πυριτίου ανοδίων— μιλάμε για πρακτική επιτάχυνση R&D κατά χρόνια, όχι μήνες. Αυτό είναι το σημείο όπου η ανακοίνωση ξεφεύγει από το ακαδημαϊκό πεδίο και μπαίνει στο εργαστήριο μιας εταιρείας χημικών ή μπαταριών.

Γιατί προηγούμενα claims κατέρρευσαν

Εδώ είναι το σημείο που τα περισσότερα δημοσιεύματα προσπερνούν, και θεωρούμε ότι είναι το πιο κρίσιμο για να καταλάβεις γιατί αυτή η ανακοίνωση αξίζει προσοχή. Η ιστορία του «κβαντικού πλεονεκτήματος» έχει ήδη δύο σοβαρές αναιρέσεις.

Το 2019, η Google διεκδίκησε ότι ο επεξεργαστής Sycamore έλυσε σε 200 δευτερόλεπτα κάτι που θα έπαιρνε 10.000 χρόνια σε υπερυπολογιστή. Μέσα σε εβδομάδες, ερευνητές της IBM δημοσίευσαν ανάλυση που έδειξε ότι, με βελτιστοποιημένο αλγόριθμο, το ίδιο πρόβλημα λυνόταν κλασικά σε 2,5 ημέρες — όχι