Kvantové počítače už mají první zákazníky

Nejnovější generace kvantových počítačů D-Wave, které jsou podle výrobce schopny řešit větší problémy výrazně rychleji, než nabízely dosavadní možnosti, by měly najít uplatnění zejména v oblasti výrobních aplikací, optimalizace, počítačové bezpečnosti, strojového učení a vzorkování, mají být k dispozici během prvního čtvrtletí letošního roku. Za hlavní kvalitativní skok a technický úspěch považuje výrobce zvýšení počtu qubitů na dvojnásobek z původní tisícovky na 2000, podle nichž dostal počítač i své označení.

Bity versus qubity
Zatímco klasické bity, které používají běžné počítače, pracují pouze se dvěma stavy - 0 nebo 1, podle nichž tranzistory propouštějí nebo blokují napětí, kvantový bit (qubit) sice funguje na obdobném principu, ale jeho hodnota je uložena v kvantových vlastnostech částice. A těchto kvantových stavů může mít částice dvě na n-tou (superpozice), což znamená, že pro data lze využít obrovské množství prostoru. Navíc se vzhledem k principům kvantové mechaniky až do okamžiku měření oba stavy - tedy nula i jednička - přenášejí zároveň. To samozřejmě představuje zcela jiný koncept pro konstrukci počítačových systémů.
Společnost D-Wave systems byla založena teprve na přelomu milénia, v roce 1999, ale už od samého počátku se zaměřila na vývoj kvantových procesorů i celých počítačů. Už v roce 2007 představila prototyp takového zařízení s názvem Orion. Obsahoval 16qubitový kvantový supravodivý procesor, firma však představila až 28quibitovou verzi. V květnu roku 2011 byl uveden na trh světově první komerční kvantový počítač D-Wave One, který obsahoval už 128qubitový procesor Rainier (pracující se 128 stavy současně) ze supravodivých kovů chlazený pomocí tekutého hélia. V roce 2013 následoval vylepšený 512quibitový typ D-Wawe2 a loni počítač s 2048 qubity, ovšem aktivována byla jen polovina z nich, plnohodnotného výkonu se dočkal systém až nyní.
Ve srovnávacích testech, jak říká výrobce, překonává QPU počítačů D-Wave konkurenční klasické algoritmy na nejnovější generaci tradičních počítačových serverů z pohledu čistého výpočetního času 1000 až 10 000 krát. Neméně výrazně - až stonásobně - by měl překonávat systém D-Wave 2000Q počítače založené na grafických procesorech (GPU) v ekvivalentním řešení problémů ve výkonu na watt.
Stejně pozoruhodné jako jeho výpočetní schopnosti je i prostředí, v němž qubitové čipy pracují: je 50 000krát stíněnější než magnetické pole Země, fungují v hlubokém vakuu, kde je tlak 10miliardkrát nižší než atmosférický, a při teplotě blízké tzv. absolutní nule (konkrétně 0,015 °C nad hodnotou -273 °C). Systém však podle výrobce spotřebovává méně než 25 kW energie oproti zhruba tisícinásobku požadovanému tradičním superpočítačem obdobných parametrů a jeho spotřeba se stoupajícím výkonem neroste.

Je skutečně tak dobrý?
Ne všichni však sdílejí optimismus z D-Wawe jako jeho výrobce, a mnozí se vyjadřují skepticky k reálnému výpočetnímu výkonu těchto zařízení - např. někteří experti na problematiku kvantové výpočetní techniku tvrdí, že ve skutečnosti nejde o opravdové univerzální kvantové počítače, a považují je za systémy s velice úzkým zaměřením vhodné spíše k řešení optimalizace v případech, kdy je ve hře příliš mnoho proměnných a je zapotřebí nalézt nejvhodnější řešení. Švýcarští vědci z polytechniky ETH Zürich vytvořili pro předchozí model D-Wave 2 sadu výkonnostních testů, které měly potvrdit, jestli skutečně umí pracovat s kvantovými jevy a využít je pro vysoký výkon. Při testech ale prý zaznamenali jen relativně malé zrychlení a D-Wave 2 tak byl při svých výpočtech složitých komplexních úloh prakticky stejně výkonný jako počítač klasické konstrukce.

Publikováno: 28. 3. 2017 | Počet zobrazení: 1774 398