Kvantová nadvláda (quantum supremacy) je stav, kdy si počítač založený na fyzice mikrosvěta poradí s úlohou, jejíž řešení je klasickým počítačům v praxi nedostupné.

Deset tisíc let za 200 sekund

Takový je nyní rozdíl mezi výkonem kvantových a běžných (binárních) počítačů.

Právě za 200 sekund kvantový počítač Sycamore společnosti Google v experimentu vesmírné agentury NASA spočítal úkon, který by běžným počítačům zabral 10 tisíc let. Tomuto rozdílu ve výkonu se říká "kvantová převaha".

zdroj: YouTube

Poprvé se informace o početním velevýkonu objevily před měsícem. Teď Google po počátečním váhání převahu potvrdil. Co to znamená?

V první řadě, co to neznamená – zdaleka ne ve všech úkonech mají kvantové počítače převahu nad těmi binárními. Vlastně lze říct, že běžný uživatel kvantovou převahu nepozná.

Kvantové počítače se vyznačují tím, že díky kvantovým vlastnostem svázaných částic můžou počítač nejenom v jedničkách a nulách, ale i pozicích mezi tím, anebo více pozicích najednou. To se dobře hodí pro některé specifické typy operací, jako tu ze simulace NASA, ale Chrome, videohru nebo stahování filmů z internetu vám to nezrychlí.

Jinými slovy, kvantové počítače nejspíše nikdy nenahradí běžné počítače pro osobní potřebu. Co však mohou přinést, je rychlejší simulace jevů, které běžným počítačům trvají dlouho. A právě v tomto oboru mají potenciál způsobit revoluci.

Pokud však nejste výzkumník ve fyzice, kryptografii nebo medicíně, nejspíše si kvantové převahy příliš nevšimnete. Právě v těchto oborech kvantové počítače mají největší uplatnění.

Tak vypadá procesor googlovského kompu Sycamore | zdroj: Profimedia

Simulace vzniku vesmíru, chemických reakcí (včetně reakcí různých léků), šifrování či dešifrování složitých bezpečnostních klíčů To vše můžou kvantové počítače zcela překopat.

Těžko říct, kdy přesně podobná aplikace dorazí – v posledních letech kvantových čipů přibylo, některé jsou dokonce silnější než Sycamore. Ale jejich reálné uplatnění třeba při návrhu léků může přesto zabrat pět, ale i za deset nebo třicet let.

Jakmile však tento čas nastane, může to znamenat zjednodušení práce v celé paletě oborů o několik řádů. Strojový vývoj nových léků nemusí zabrat roky, ale jenom dny.

Na druhou stranu výzkumníci z konkurenčního IBM se už nechali slyšet, že podle zveřejněných informací je ona simulace, v níž Sycamore překonal binární počítače, specifického ražení. Jinak řečeno – nejde o něco praktického.

Vědci Googlu však mluví zase o tom, že ani první družice Sputnik neměla praktický přínos – ale přesto odstartovala kosmický věk pro následovníky.

Vzlétl kvantový Sputnik

Je pravdou, že experiment, kterým počítač Sycamore překonal běžné počítače, je specifický. Kvantový počítač v pokusu v zásadě simuloval cosi na způsob matrjošky – opakovaně (v řádů tisíců až milionů) prováděl stejné měření jedné kvantové brány, přičemž hledal v měření převládající náhodné variace ve výsledcích. Poté počítač provedl simulaci vlastní brány a proces se opakoval.

V zásadě kvantový počítač simuloval kvantový počítač. V takovém nasazení pokusu je poměrně logické, že superpočítač nemohl srovnání stačit.

Je tak nakonec příhodné, že i sama kvantová nadvláda má kvantovou vlastnost. Stala se, ale zároveň nestala.

Sycamore dosáhl vyššího výkonu díky tomu, že je kvantový počítač. Drtivá většina běžných počítačů ale není (a nejspíše ještě nějaký čas nebude) horší, a to dokonce ani pro fyzikální či chemické simulace.

Kvantový Sputnik přesto poprvé vzlétl a bude zajímavé sledovat, kdy se dočká následníků, a zdali předtím sám neshoří v atmosféře.