Harmonogram supremacji kwantowej: Google celuje w 49 kubitów, IBM odpowiada 50

Google wyznaczyło sobie termin. Do końca 2017 roku zespół Johna Martinisa ma zbudować urządzenie, które osiągnie supremację kwantową. To obliczenie poza zasięgiem każdego konwencjonalnego komputera. Dowód ma przynieść wyścig między chipem Google'a a jednym z największych superkomputerów świata, informował MIT Technology Review 21 kwietnia 2017 roku.

Martinis kieruje grupą badawczą Google'a ds. komputerów kwantowych i nadal jest profesorem na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Barbara. Do Google'a dołączył pod koniec 2014 roku, podaje ten sam tekst. "Uważamy, że jesteśmy gotowi przeprowadzić ten eksperyment. To coś, co możemy zrobić teraz" - powiedział.

Pewność siebie opiera się na chipie z sześcioma kubitami ułożonymi dwa na trzy. Google publikował już wyniki z chipa o dziewięciu kubitach ustawionych w linii. Martinis twierdzi jednak, że eksperyment supremacji wymaga siatki 49 kubitów. Projekty urządzeń o 30 do 50 kubitach są już w toku. Chip o sześciu kubitach testuje też metodę produkcji. Kubity i ich konwencjonalne okablowanie powstają na osobnych układach, które później łączy się metodą bump bonding.

"Ten proces działa" - powiedział Martinis. "Teraz jesteśmy gotowi, żeby ruszyć szybko."

Martinis pokazywał zdjęcia chipa na konferencji IEEE TechIgnite w Burlingame w Kalifornii. Jego grupa nie ujawniła jednak formalnie szczegółów technicznych, pisało MIT Technology Review. Zespół Google'a liczy około 25 osób i jest jedną z kilku grup badawczych w przemyśle, które powstały lub rozrosły się niedawno. W wyścigu są Intel, Microsoft, IBM i startupy.

Simon Gustavsson jest głównym badaczem w grupie komputerów kwantowych na MIT. Powiedział tej publikacji, że Google jest jednym z liderów. "Google i IBM wypadają dość podobnie" - stwierdził.

Chris Monroe jest profesorem Uniwersytetu Maryland i współzałożycielem startupu IonQ. Był ostrożniejszy co do znaczenia tego kamienia milowego. "To będzie kamień milowy w nauce" - powiedział. "Potem trzeba jeszcze wymyślić, jak zrobić to bardziej skalowalnym i programowalnym." Martinis zgadza się, że wiele zostało do zrobienia. Przekonuje jednak, że eksperyment może stać się punktem odniesienia dla każdego, kto twierdzi, że ma działający komputer kwantowy.

IBM pierwszy podał liczbę. 10 listopada 2017 roku firma poinformowała, że jej naukowcy zbudowali i zmierzyli prototyp procesora o 50 kubitach, podaje Associated Press. Dario Gil kieruje działem badań IBM nad komputerami kwantowymi i sztuczną inteligencją. Powiedział, że po raz pierwszy jakakolwiek firma zbudowała komputer kwantowy w tej skali.

Seth Lloyd jest profesorem inżynierii mechanicznej na MIT i nie brał udziału w badaniach IBM. Uważa, że IBM ma prawdopodobnie jeszcze usterki do usunięcia. Ogłoszenie o 50 kubitach nazwał jednak oznaką istotnego postępu.

Miesiąc później nacisk przesunął się z liczby kubitów na jakość. "Komunikaty prasowe zawsze mówią o wyścigu kwantowym w liczbie kubitów" - powiedział Martinis na konferencji Q2B w NASA Ames, relacjonowało Gizmodo. "Liczy się ilość i jakość kubitów, nie tylko ilość."

Gizmodo informowało 8 grudnia 2017 roku, że Google wytwarza wtedy swoje urządzenie supremacji o 49 lub 50 kubitach. Testy miały zacząć się za dwa tygodnie, nie licząc opóźnień z powodu przerwy świątecznej. Zadanie testowe wymaga splątania kubitów, pozwolenia systemowi na ewolucję, a potem zmierzenia wyników. Ich prawdopodobieństwa są tak złożone, że maszyna klasyczna musi symulować komputer kwantowy, żeby je sprawdzić. Taka symulacja mogłaby zająć tygodnie na wykonanie tego, co komputer kwantowy robi w minuty.

Nie wszyscy traktują to słowo jako ustalone. Dario Gil z IBM radził później, żeby nie używać supremacji kwantowej jako miary postępu. "Eksperyment i termin 'supremacja' zostaną opacznie zrozumiane przez niemal wszystkich" - powiedział Fortune. Opisał to jako eksperyment laboratoryjny bez praktycznych zastosowań. "Komputery kwantowe nigdy nie będą 'supremować' nad klasycznymi, będą raczej pracować razem z nimi, bo każde mają swoje mocne strony."

Jim Clarke jest dyrektorem ds. sprzętu kwantowego w Intel Labs. Nowinę Google'a nazwał istotnym punktem na drodze. Jego zdaniem komercyjnie opłacalny komputer kwantowy wymagałby wielu postępów w badaniach i rozwoju. "Choć rozwój jest wciąż na pierwszym kilometrze tego maratonu, mocno wierzymy w potencjał tej technologii" - powiedział.

Pracę Google'a zdobyło Fortune, po tym jak pojawiła się na NASA.gov i została usunięta. Napisano w niej, że procesor Sycamore zawierał 53 kubity, zredukowane z urządzenia o 72 kubitach o nazwie Bristlecone. Badacze napisali, że ich procesor potrzebował około 200 sekund, żeby jeden obwód kwantowy próbkować 1 000 000 razy. Najnowocześniejszy superkomputer potrzebowałby około 10 000 lat na równoważne zadanie.

Rzecznik Google'a nie potwierdził autentyczności pracy, a NASA nie odpowiedziała od razu na prośbę o komentarz. Źródło w Google'u sugerowało, że NASA opublikowała ją wcześniej, przed recenzją naukową. Przy wszystkich tych twierdzeniach język samej dziedziny wciąż opisuje sprzęt, który jest na stole. To era NISQ, czyli hałaśliwych komputerów kwantowych o średniej skali, opisana przez Johna Preskilla z Caltech. 2 000 000 000 - tyle operacji na sekundę ma za sobą branża w porównaniu z tym, co jeszcze przed nią.