A kvantumszámítások és a kvantumszámítógép – a mesterséges intelligencia mellett – a jövő legígéretesebb infokommunikációs technológiája. Viszont, az utóbbival ellentétben – hacsak nem az egyelőre megjósolhatatlan dátumú általános mesterséges intelligenciáról (artificial general intelligence, AGI) van szó –, akkor az MI „szűk” változatait már a mindennapokban is használjuk, bárki hozzájuk fér, életünk szerves részei.
A kvantumszámítógép esetében ez nagyon nem érvényes, a fejlesztések jelenállapota az MI-történelemből közismert tizenöt-húsz évvel írható le: az 1950-es évektől kezdve sok szakember szerint folyamatosan ennyi időre voltunk az AGI-től. Azaz senki sem tudta biztosan, a közel két évtized pedig a futurológiában már inkább a középtávú és nem a közeli jövő, így értelemszerűen, ekkora időtávra különösebb felelősségvállalás nélkül lehet prognosztizálni. Még elég közeli ahhoz, hogy súlya legyen az előrejelzésnek, viszont elég távoli is ahhoz, hogy számon lehessen kérni.
Nagyjából ez történik most a kvantum-számítástudományban is, jó ideje folyamatosan tizenöt-húsz évre vagyunk a szélesebb körben használható, a mostani kezdetleges (mégis ultraszofisztikált) masináknál nagyságrendekkel, összehasonlíthatatlanul fejlettebb kvantumkomputerektől. Praktikus alkalmazásokra viszont csak a majdani rendszerek lesznek képesek. Olyan műveletekre, amelyekre hagyományos számítógépnek irdatlan hosszú időre lenne szüksége, vagy egyszerűen képtelen abszolválni.
Mindez nem jelenti azt, hogy nem gyorsultak fel az ezirányú fejlesztések, és mivel exponenciális technológiáról van szó, nagyon nehéz előrejelezni, hogy mi az a fejlesztés, mikor jöhet el az a pont, amitől és amikor „kilő” a kvantumszámítógép.
Az utóbbi évek eredményei valóban bámulatra méltók. A kvantumszámítógépek alapja, a kvantumbitek, ismertebb nevükön qubitek eleve nehezen kezelhetők, gyakoriak a hibák, könnyen összeomlanak. A számítások elvégzéséhez ideális állapotban tartásuk, például az elviekben már az 1990-es években kidolgozott kvantum-hibakorrekció (quantum error correction, QEC) megvalósítása komoly kihívás. Lényege, hogy a kvantuminformáció elég hosszú ideig intakt marad, és így alkalom nyílik az esetleges hibák korrigálására.
Credit: Rocco Ceselin/Google
Amikor az 1,8 milliszekundum is brutálisan hosszú idő
A Yale Egyetem kutatói ezen a területen értek el komoly eredményt. A világon elsőként mutatták be, hogy a rendszer redundánssá tételével, a kvantumhibák aktív észlelésével és kijavításával, növelhető a kvantuminformáció rugalmassága.
A qubitek kevert kvantumállapotban lévő objektumok, a hagyományos tárgyak abszolút állapotával ellentétben, valószínűségszámítással írhatók le. Egymás közötti interakcióik, összefonódásaik valószínűsége számítástudományilag hasznos módokon történhet. Másrészt viszont, nemcsak egymással, hanem nem meghatározott környezeti objektumokkal is kapcsolatba kerülhetnek, és a kényes állapotukat jelentősen zavaró, hibákat okozó „zaj” generálódik.
Eleve a kvantum-hibakorrekció során is keletkezhet zaj, mert a nagyobb térrel, a qubitek érzékenyebbek az interferenciára. Sok kvantumfizikai kísérlethez hasonlóan, a beállítást is gondosan ki kell választani, a világűrnél alacsonyabb hőmérsékletre, ultrahidegre van szükség. A környezetet teljesen kontroll alatt kell tartani, máskülönben a qubitek kevésbé védhetők meg.
A Yale kutatóinak sikerült megteremteni a szükséges környezetet, és a hibáktól megtisztított qubit számunkra felfoghatatlanul rövid, a technológia számára viszont döbbenetesen hosszú ideig, 1,8 milliszekundumig, az eddigi csúcsnál jóval tovább kitartott. Ezen a szinten ez soknak számít, és a kutatók terveik szerint tovább finomítanak a technikán, hogy meghosszabbítsák az optimális állapot időtartamát.
Az eredményt több technológia szimultán (különösen az elmúlt években tapasztalt9) fejlődése, összekombinálásuk tette lehetővé. Egyikük az MI, mert a kvantum-hibakorrekcióhoz gépitanulás-algoritmusokat is használtak.
A zaj csökkentése mellett a stabilitás növelése és a QEC javítása fontos tényezők a praktikus kvantumszámítógéphez vezető göröngyös úton.
