Hibridna računala korak prema kvantnom računarstvu

„Vjerojatno će trebati desetljeća da se uistinu izradi univerzalno kvantno računalo, ali doba hibridnih kvantnih računala, koja kombiniraju kvantne akceleratore i klasična superračunala, je blizu: mogli bi biti dostupni za pet godina“, tvrdi novi povjerenik za unutrašnje tržište u Europskoj komisiji Thierry Bretnon. Inače njegov resor obuhvaća digitalni sektor, industriju i usluge, obranu, svemir, audio-vizualni sektor i turizam. Breton je u Europsku komisiju došao iz međunarodne korporacije Atosa čije je glavno sjedište u Francuskoj. Atos ima više od 110.000 zaposlenika u 73 zemlje svijeta i godišnji prihod veći od 11 milijardi eura. Europski je lider u području kibernetičke sigurnosti kao i za rješenja u cloudu i domeni superračunala (High-performance computing, HPC).

„Ti hibridni strojevi moći će riješiti neke probleme znatno brže od tradicionalnih superračunala. Oni će također igrati važnu ulogu u istraživanju i razumijevanju novih mogućnosti koje kvantna računala mogu stvoriti“, najavljuje Breton. Naime, eksperimentalna je fizika već ostvarila kvantnu komunikaciju u laboratorijskim uvjetima od jedne do druge točke. Najjednostavnije objašnjenje koje nam je dao kvantni fizičar iz Instituta Ruđer Bošković u Zagrebu Mario Stipčević je da je uobičajeno slanje bita, na kojemu se zasniva računarstvo, je slanje snopa svjetlosti za 1 i izostanak slanja svjetlosti za 0. Problem te tehnologije je što se može špijunirati na način da se u slanju odvoji dio svjetlosti i tako napravi kopija a da onaj tko šalje i onaj tko prima podatke ne primijeti tu aktivnost. Osnovna prednost kvantne tehnologije je da se umjesto snopa svjetlosti šalje samo jedna najsitnija čestica svjetlosti foton što ubrzava komunikaciju i onemogućuje špijuniranje, odnosno nemoguće je iz fotona odvojiti dio svjetlosti, ako se to uradi odmah se primijeti, odnosno nastaje tzv. šum u slanju poruke. No, problem je što se tehnički slanje najsitnijeg dijela svjetlosti fotona može ostvariti u laboratorijskim uvjetima ali, još ne, i u stvarnim uvjetima, odnosno preko sadašnjih vodiča poput optičkih kabela ili bežičnih tehnologija poput wi-fija zbog fizičkih ometanja. Fizičari su u laboratorijskim uvjetima do sada uspjeli slati fotone od jedne točke do druge no ne i pronaći rješenje za slanje do više točaka što je preduvjet za računarstvo.

Hibridni strojevi s kvantnim akcelratorima

„Već smo izgradili hibridne infrastrukture koje se oslanjaju na tradicionalne CPU i GPU. Sutra će upotrijebiti svoj kvantni ekvivalent ili QPU (jedinice za kvantnu obradu). U sadanašnjem procesu razvoja, uvjereni smo da ćemo u kratkom vremenskom roku moći izgraditi kvantne akceleratore koji će doseći 50 do 100 kvantnih bita (kubita, kbita).

To će samo po sebi biti revolucija za računalne mogućnosti: ako postignemo 60 umreženih kubita, imat ćemo stroj koji će pobijediti bilo koji od postojećih multi-petaflop superračunala. U 100 kbita, ti bi akceleratori bili snažniji od svih svjetskih superračunala zajedno“, objašnjava Breton.

„Već možemo zamisliti da bi se u nekim industrijama (poput kvantne kemije ili strojnog učenja) mogla postići kvantna superiornost bez daljnjeg ispravljanja pogrešaka. Atos je prva tvrtka koja je uspješno modelirala kvantni šum“, navodi Breton u svojem tekstu The future of quantum computing is hybrid.

„Bez programskih jezika i algoritama koji svoje računalne mogućnosti mogu dobro iskoristiti, kvantna računala su beskorisna“, objašnjava Breton koji vjeruje da će u idućih 5 godina, hibridni strojevi koji povezuju superračunala i kvantne akceleratore donijeti drastično povećanje računalne snage i odvesti kvantno računanje iz istraživačkih laboratorija u svakodnevni život.

Kvantna računala trebaju svoj programski jezik

Inače Breton na projektu kvantnog računarstva radi još od kada je u Atosu pokrenuo kvantni program. A jedan od glavnih ciljeva tog programa je pomoći mlađim generacijama informatičara da uče i eksperimentiraju s kvantnim računalima.

To omogućuje Atos kvantni stroj za učenje (Quantum Learning Machine QLM), cjelovito okruženje koje omogućava studentima i istraživačima razvoj i eksperimentiranje s kvantnim programiranjem.

Uz mogućnosti koje nijedno drugo rješenje na tržištu ne može uskladiti, omogućuje im da se usredotoče na razvoj aplikacija i algoritama, bez potrebe da čekaju da kvantni strojevi budu fizički dostupni.

„Atos je jedina svjetska tvrtka koja nudi takvu platformu, a već smo je pružili nekim od najvećih javnih i privatnih istraživačkih ustanova, kao i najvišim sveučilištima u Sjedinjenim Državama, Indiji, Njemačkoj, Nizozemskoj, Austriji, Velikoj Britaniji i Francuskoj. U novije vrijeme počeli smo nuditi myQLM softver, okruženje koje se može postaviti na osobnom računalu kako bi dizajnirali, razvijali i simulirali izvršavanje kvantnih programa, prije nego što smo ih testirali na Atos Quantum Learning Machine“, navodi Breton.

Podijeli: