Ο ισχυρότερος κβαντικός υπολογιστής στον κόσμο αρχίζει να λειτουργεί

Ένα ρεκόρ στον κβαντικό υπολογισμό μόλις καταρρίφθηκε.

Ο πρώτος υπερυπολογιστής εξακλίμακας της Ευρώπης προσομοίωσε για πρώτη φορά έναν πλήρη καθολικό κβαντικό υπολογιστή 50 qubit.

Επιστημόνων στο Jülich Supercomputing Center (JSC), σε συνεργασία με ειδικούς της NVIDIA, έσπασαν το προηγούμενο όριο των 48 qubits, που είχε επίσης τεθεί από το ίδιο κέντρο, και καταδεικνύει τις τεράστιες δυνατότητες του νέου συστήματος JUPITER, που εγκαινιάστηκε τον Σεπτέμβριο.

Οι προσομοιώσεις κβαντικών υπολογιστών χρησιμεύουν ως δοκιμαστική βάση για τις κβαντικές τεχνολογίες του μέλλοντος και επιτρέπουν στους επιστήμονες να εξερευνήσουν μεθόδους μοριακής μοντελοποίησης.

Ωστόσο, η προσομοίωση κβαντικών κυκλωμάτων σε κλασικές μηχανές είναι εξαιρετικά δύσκολη. Κάθε πρόσθετο qubit διπλασιάζει τις απαιτήσεις μνήμης και υπολογισμού, δημιουργώντας εκθετική ανάπτυξη που ξεπερνά γρήγορα ακόμη και το πιο προηγμένο υλικό.

Οι κβαντικοί υπολογιστές διαφέρουν θεμελιωδώς από τους κλασικούς υπολογιστές στην επεξεργασία πληροφοριών τους. Τα συμβατικά χρησιμοποιούν δυαδικά bit, τα οποία είναι 0 ή 1, ενώ τα κβαντικά χρησιμοποιούν κβαντικά bit ή qubits, τα οποία μπορούν να υπάρχουν σε πολλαπλές καταστάσεις ταυτόχρονα χάρη στις αρχές της υπέρθεσης και της εμπλοκής. Αυτή η ικανότητα να επεξεργάζονται πολλαπλές δυνατότητες ταυτόχρονα είναι αυτό που τους δίνει την απίστευτη ταχύτητα και την υπολογιστική τους ισχύ.

Για παράδειγμα, ενώ οι κλασικοί υπολογιστές εκτελούν εργασίες διαδοχικά, οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να εκτελέσουν πολλούς υπολογισμούς παράλληλα.

Ένα από τα πιο σημαντικά πλεονεκτήματα των κβαντικών υπερυπολογιστών είναι η ικανότητά τους να επεξεργάζονται εκθετικά μεγαλύτερο όγκο πληροφοριών. Σε ορισμένους τύπους προβλημάτων, ένας κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε, θεωρητικά, να ξεπεράσει τους ταχύτερους κλασικούς υπερυπολογιστές κατά τάξεις μεγέθους: αυτό που χρειάζεται ένας κβαντικός υπολογιστής λιγότερο από 10 λεπτά, ο ταχύτερος υπερυπολογιστής σήμερα θα χρειαζόταν 5.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 χρόνια.

«Επί του παρόντος, μόνο οι μεγαλύτεροι υπερυπολογιστές στον κόσμο προσφέρουν αυτή τη δυνατότητα», εξηγεί η Kristel Michielsen, συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύτηκε στο Arxiv. Αυτή η μελέτη περίπτωσης απεικονίζει τη στενή σχέση που υπάρχει σήμερα μεταξύ της προόδου στους υπολογιστές υψηλής απόδοσης και της κβαντικής έρευνας».

«Με το JUQCS-50, μπορούμε να μιμηθούμε καθολικούς κβαντικούς υπερυπολογιστές με υψηλή πιστότητα και να αντιμετωπίσουμε προβλήματα που κανένας σημερινός κβαντικός επεξεργαστής δεν μπορεί να λύσει», προσθέτει ο Hans De Raedt, συν-συγγραφέας της μελέτης.

Το JUQCS-50 αναμένεται να χρησιμεύσει τόσο ως ερευνητική μηχανή όσο και ως σημείο αναφοράς για υπερυπολογιστές επόμενης γενιάς.