2016 metų liepą „Lockheed Martin“ kompanija savo Kvantinių skaičiavimų centro (esančio Mokslinės informacijos institute, JAV) našumą padidino iki 1098 kubitų. Saugumo sistemomis ir aerokosminėmis technologijomis užsiimanti kompanija kvantinių skaičiavimų sfera domisi jau pusseptintų metų. 
2016 metų liepą „Lockheed Martin“ kompanija savo Kvantinių skaičiavimų centro (esančio Mokslinės informacijos institute, JAV) našumą padidino iki 1098 kubitų. Saugumo sistemomis ir aerokosminėmis technologijomis užsiimanti kompanija kvantinių skaičiavimų sfera domisi jau pusseptintų metų. Ir tai nestebina. Per artimiausius 20 metų ši technologija žada padaryti stiprią įtaką viskam, kam tik įmanoma, pradedant akademinių tyrimų projektais ir baigiant virtualiu kibersaugumu.
Kvantinis šuolis
„Lockheed Martin“ įrodo, kad kvantinių skaičiavimų pranašumą galima gauti jau dabar, nepaisant netgi to, kad tikri visaverčiai funkcionuojantys kvantiniai kompiuteriai dar netgi nėra sukurti.
Pirmoji kvantinė sistema, kurią „Lockheed Martin“ nupirko iš „D-Wave Systems“ kompanijos, buvo kompiuteris „Rainier“, veikęs su 128 kubitais ir dar žinomas kaip „D-Wave One“. Vėliau šią sistemą pakeitė 512 kubitų kompiuteris „ Vesuvius“, o šį savo ruožtu visai neseniai pakeitė dar pažangesnė „D-Wave 2X“ sistema jau su 1152 kubitais.
„Tai komerciškai prieinamas kompiuteris. Galite įsigyti tokį, jei tik norite. Tačiau iš tiesų tai labiau moksliniams skaičiavimams ir tyrimams skirta eksperimentinė sistema“, – sako Gregas Tallantas, „Lockheed Martin“ kvantinių skaičiavimų centro vadovas.
„Tai nėra plačiajai rinkai parengtas produktas, tačiau jeigu norite, galite jį nusipirkti ir naudoti beveik taip pat, kaip įprastą kompiuterį“.
Kiek vėliau suprasite, kodėl svarbiausias žodis čia yra „beveik“.
Prieš įsigydami pirkinį, „Lockheed Martin“ kompanijos atstovai kelis kartus lankėsi pagrindinėje kompanijos „D-Wave“ būstinėje Vankuveryje. Specialistų nuomone, sistema pasirodė „daug žadanti“, tad buvo nuspręsta vieną kompiuterį įsigyti. Paskui buvo pasirašyta bendradarbiavimo sutartis su Pietų Karolinos universitetu (PKU). Vienas iš šio bendradarbiavimo vaisių ir yra Kvantinių skaičiavimų centras.
Pagal pasirašytą susitarimą PKU gali naudoti sistemą savo tyrimams ir atlikti kompiuterio bandymus. Savo ruožtu „Lockheed Martin“ gali naudoti šią informaciją, tirdama kvantinių skaičiavimų technologijos naudojimą įvairiose sferose.
Iš pradžių norėta tokią kvantinę sistemą naudoti kitų parengtų programinių produktų patikrinimui ir patvirtinimui. Tačiau buvo nuspręsta dominančių krypčių paletę praplėsti. Svarbiausia nauja interesų sfera, veikiausiai mašininis mokymas, tačiau sistema taip pat nagrinėjama kaip galingas planavimo ir prognozavimo instrumentas.
„Daugėjant spręstinų užduočių, susijusių su atskira hipotetine augančia problema, daugėja ir galimybių kurias reikia peržiūrėti, norint tą problemą išspręsti“, – paaiškina Tallantas.
„Tokios užduoties pavyzdį galima išnagrinėti, remiantis klasikinės „komivojažerio užduoties“ kombinatorinės optimizacijos kryptimi“.
Komivojažerio užduotis – pasirinkti naudingiausią maršrutą, besidriekiantį per nurodytus miestus bent po vieną kartą ir grįžtant į pradinį miestą. Šią užduotį galima išspręsti ir dabartiniais kompiuteriais, tačiau kvantiniai aparatai potencialiai gali daug kartų paspartinti skaičiavimus, ypač, jei miestų nuolat daugės.
Tallantui ir jo komandai kol kas nepademonstravo jų „D-Wave“ sistemos pranašumo prieš klasikinius kompiuterius, sprendžiant šią užduotį, tačiau į priekį jau pasistūmėta. Taip pat tikimasi pasiekti technologijos pergales liepą įsigytu kol kas galingiausiu kvantiniu kompiuteriu, turinčiu 1152 kubitus.
Galingiausias?
„Yra kai kurių ypatybių“, – sako Tallantas.
„Dabartiniame sistemos luste yra 1152 kubitai. Tačiau gaminant tokias sistemas, būtina atlikti kalibravimą. Kai kurie kubitai gali neatitikti reikalavimų, tad, nebus galima jų naudoti skaičiavimams“.
Kitaip tariant, nusipirkote, pavyzdžiui, išmanųjį telefoną, turintį 32 gigabaitų vidinę atmintį. Įjungiate jį pirmą kartą ir išvystate, kad iš tiesų visų pažadėtųjų 32 gigabaitų panaudoti negalėsite. Įrenginyje jie, žinoma, yra, tačiau viduje esanti atmintis ir atmintis, kurią galite naudoti – šiek tiek skirtingi dalykai.
„Po kalibravimo mūsų 1152 kubitų procesorius turi 1098 panaudojamus kubitus“, – sako Tallantas.
„Panaudojamų kubitų skaičiaus svarba tiesiogiai susijusi su antrinių užduočių, kurias reikia išspręsti, ieškant atsakymo į pagrindinį klausimą, sudėtingumu. Pavyzdžiui, jei teturite 512 kubitų, tai ir sistemos sprendžiamų problemų sudėtingumą riboja šių kubitų skaičius. Šiuo konkrečiu atveju, tai problema, galinti turėti 512 kintamųjų. Praktiškai jų bus gerokai mažiau, apie 200 kintamųjų“.
Šių metų gegužę kompanija IBM išdidžiai pareiškė ketinanti akademinei bendruomenei entuziastams suteikti prieigą prie savo kvantinio 5 kubitų kompiuterio per interneto platformą „IBM Experience“. Kam reikia skirti fanfaras IBM, jei „D-Wave“, atrodytų, jau parduoda kompiuterius turinčius nepalyginamai daugiau kubitų, nei jų yra IBM sistemoje? Atsakymas paprastas: „Lockheed Martin“ (tiksliau, „D-Wave Systems“) kompiuteris ne visai kvantinis.
Kvantinis kvantiniam nelygu
IBM ir „Lockheed Martin“ sistemų širdis išties yra superlaidūs kubitai, perspektyvūs elementarūs kvantinės informacijos nešėjai, kurių pagrindu tyrėjai tikisi vieną gražią dieną sukurti tikrą universalų kvantinį kompiuterį. „Vieną gražią dieną“ reiškia, kad toks kompiuteris dar nėra sukurtas.
IBM sistemos negalima nagrinėti kaip „universalaus“ kvantinio kompiuterio, nes ši mašina negali susidoroti su užduotimis, kurias atlieka klasikiniai kompiuteriai. Būtent gebėjimas atlikti visas užduotis ir charakterizuos universalų kvantinį kompiuterį.
„Lockheed Martin“ naudojama „D-Wave“ sistema šio apibrėžimo irgi neatitinka. Iš esmės, tai veikiau kvantinės normalizacijos įrenginys, o ne visavertis kvantinis kompiuteris. Sistema gali susidoroti tik su tam tikromis užduotimis.
„D-Wave sistema – ne bendros paskirties kompiuteris. Jis gali atlikti Izingo modelio algoritmais paremtas tam tikras užduotis“, – sako Tallantas, apibūdindamas šį kompiuterį kaip tokių problemų „sprendimų optimizavimo sistemą“, tarkime, kaip efektyviausiai naudoti išteklius (pavyzdžiui, laiką ir kurą) randantis skirtingiems problemos scenarijams.
„Čia galima kalbėti tik apie kvantinį normalizavimą. Pateikiame kompiuteriui užduotis, kurių atsakymus žinome. Paskui pateikiame užduotis, kurių atsakymus turime rasti. Po to pabandysime suderinti abiejų užduočių informaciją. Galiausiai, remdamiesi sprendinių kandidatais, galėsime gauti užduoties atsakymą“.
„Tam tikra prasme, taip galima panaudoti žinomą užduoties sprendimo metodą netgi jei tikrojo užduoties sprendimo metodo nežinote. Kitaip tariant, gaunate užduoties atsakymą, netgi jei nežinote, kaip ji sprendžiama“.
Veikia – ir gerai
Dabar, lyginant kitomis analogiškomis sistemomis, „D-Wave“ gali pasigirti didžiausiu darbui panaudojamų kubitų skaičiumi. Tačiau džiūgauti dar anksti, nes tai – ne visavertė universali kvantų sistema, apie kurią jau ilgai svajoja ne tik kvantinių kompiuterių kūrimu užsiimantys žmonės, bet ir mokslininkai, nekantraujantys tokiais kompiuteriais padirbėti.
„Tai vienareikšmiškai ne universalus kvantinis kompiuteris. Tai – normalizatorius“, – sako Tallantas.
„D-Wave kompiuteris nėra universalus. Šiuolaikinis mokslas kol kas nesugeba sukurti visų būtinų universalios kvantų sistemos komponentų. Mes ir patys džiaugtumėmės tokį turėdami“.
