11 დეკემბერი 2020 - 09:17

ჩინელმა ფიზიკოსებმა კვანტურ უპირატესობას მიაღწიეს. რას ნიშნავს ეს? 

ფოტო: shutterstock.com

შანხაის სამეცნიერო-ტექნიკური უნივერსიტეტის ფიზიკოსებმა ჟურნალ Science-ს განუცხადეს, რომ მათ კვანტური კომპიუტერი შექმნეს. აღნიშნული გამოგონებით კვანტური უპირატესობის მოპოვება გახდა შესაძლებელი. ეს კი ნიშნავს ისეთი დავალებების შესრულებას, რაც ყველაზე თანამედროვე სუპერკომპიუტერის შესაძლებლობებსაც კი აღემატება. გამომთვლელს ციუჩჟანი (Jiuzhang) დაარქვეს.  მან წარდგინებისას სულ რაღაც რამდენიმე წუთში მოახერხა შეესრულებინა ოპერაცია, რომელსაც ტრადიციული გზით დაახლოებით ორი მილიარდი წელი დასჭირდებოდა. მთელ მსოფლიოში კვანტური უპირატესობის მეორედ დემონსტრირება პირველიდან ზუსტად ერთი წლის შემდეგ მოხდა (2019 წლის ოქტომბერში, Google-ის კვლევითი განყოფილებიდან ჯონ მარტინისის ჯგუფმა ანალოგიური მიღწევის შესახებ განაცხადა), თუმცა მის განმეორებას არ წარმოადგენს. გამომთვლელები ერთმანეთისგან ძალიან განსხვავდება და სხვადასხვა ფიზიკურ პლატფორმაზეა შექმნილი.

ცოტა რამ ჩინურ პლატფორმასა და მის კონკურენტებზე 

კვანტური გამომთვლელი მოწყობილობების შექმნა სხვადასხვა ფიზიკური სისტემის გამოყენებით არის შესაძლებელი. მაგალითად, კომპანია Google-ი სუპერგამტარ ჯაჭვებზე მუშაობს, ციან-ვეი პანის (Jian-Wei Pan) ჯგუფის მიერ ჩატარებული ახალი ექსპერიმენტის ძირითად საფუძველს კი ოპტიკა წარმოადგენს. ამ შემთხვევაში, კვანტური ინფორმაციის მატარებლები სინათლის ნაწილაკები - ფოტონები არიან. 


ამ ორი სისტემის გარდა, ამჟამად მსოფლიოში კვანტური გამომთვლელი მოწყობილობების შესაქმნელად მიმდინარეობს ექსპერიმენტები, რომლებიც ულტრაცივ ატომებსა და იონებს ემყარება. სწორედ ამ ოთხ პლატფორმას (სუპერგამტარ ჯაჭვებს, ფოტონებს, ატომებსა და იონებს) მიიჩნევენ ყველაზე პერსპექტიულ პლატფორმად, რათა კვანტური კომპიუტერების რეალიზაცია ახლო მომავალში მოხდეს. 


გარკვეული ინტრიგა იმაში მდგომარეობს, რომ თითოეულ ამ პლატფორმას თავისი უპირატესობა და ნაკლი აქვს. რომელი მათგანი იქნება ყველაზე წარმატებული, ჯერ ბოლომდე გარკვეული არ არის. ბოლო წლებში სუპერგამტარი პლატფორმის შემუშავების მიმართულებით მნიშვნელოვანი პროგრესია მიღწეული. ის Google- ის კვანტური უპირატესობის სადემონსტრაციოდ გამოიყენეს. ჩინელი მეცნიერების მუშაობამ კი აჩვენა, რომ ამის მიღწევა ოპტიკური კვანტური გამომთვლელების მეშვეობითაც არის შესაძლებელი.

ცოტა რამ გამოთვლების არსისა და ექსპერიმენტის სიზუსტის შემოწმების შესახებ

ისევე, როგორც Google-ის ექსპერიმენტის შემთხვევაში, ჩინური კვანტური გამომთვლელის მიერ შესრულებული დავალებაც, პირველ რიგში, საჩვენებელ ხასიათს ატარებდა. ორივე შემთხვევაში, ჩვენ ვსაუბრობთ სპეციალურად შემუშავებულ ამოცანებზე, რომელთა შესრულებაც კლასიკური კომპიუტერის მეშვეობით რთულია. მაგალითად, Google-მა შარშან შემთხვევითი კვანტური სქემების მოდელირებული ამოცანა წარადგინა. 


ის შემდეგნაირად მუშაობს. კვანტური ბიტების საკმარისად დიდ რაოდენობაზე- კუბიტებზე (Google-ის შემთხვევაში ის 53 იყო) ოპერაციების მთელი ჯაჭვი ტარდება (Google-ის ექსპერიმენტში- 1500-ზე მეტი) და შედეგები იზომება. იმავე რეზულტატის მიღება კლასიკურ სუპერკომპიუტერზე უკიდურესად რთული იქნება. 


ჩინელ მეცნიერთა ჯგუფმაც რაღაც მსგავსი გააკეთა. ფოტონები რთულ ოპტიკურ გზას გადიოდნენ, რაც მათი მდგომარეობების შემთხვევით გარდაქმნას შეესაბამებოდა (შეგახსენებთ, რომ სწორედ ამ მდგომარეობაშია კოდირებული ინფორმაცია). ამის შედეგად კი გაჩნდა გარკვეული განაწილება, რომლის მიღებაც კლასიკურ სუპერკომპიუტერზე ძალიან ძნელია. ასეთ დავალებას ბოზონის ძიებას უწოდებენ. მისი მიღება ჩვეულებრივ სუპერკომპიუტერზე გონივრულ დროში შეუძლებელია, ხოლო ფოტონური კვანტური კომპიუტერისთვის განაწილება უბრალოდ თავად ექსპერიმენტის შედეგად წარმოიშვა.  მიზანიც სწორედ ეს იყო. 
ზემოთ ხსენებული სამეცნიერი სტატიის ერთ-ერთ მიმომხილველის, სკოტ აარონსონის განცხადებით, ექსპერიმენტის ავტორებმა მხოლოდ სუპერკომპიუტერზე მოდელირებისთვის საჭირო დროის გამოსათვლელად 400 ათას დოლარზე მეტი დახარჯეს.  ეს მიღებული შედეგების დამოუკიდებლად დასადასტურებლად იყო საჭირო. შესაბამისად, კლასიკური სიმულაცია საკმაოდ ძვირი და საიმედო აღმოჩნდა.

როგორია მსოფლიო კვანტური მარათონის მომავალი? 

ის ფაქტი, რომ Google-ის შემდეგ კვანტური კომპიუტერის შექმნის მიმართულებით ახალი ნაბიჯები სწორედ ჩინეთში გადაიდგა, სპეციალისტებისთვის გასაკვირი სულაც არ არის. ამის მიზეზი არის ის, რომ ბოლო პერიოდში ჩინეთი კვანტური ტექნოლოგიების ბაზარზე ძალიან სერიოზული მოთამაშე გახდა. მაგალითისთვის გავიხსენოთ არც ისე დიდი ხნის წინ კვანტური საკომუნიკაციო თანამგზავრის გაშვება. 


კვანტური უპირატესობის დემონსტრირების ეს ექსპერიმენტი დიდი მიღწევა და ძალიან საინტერესო სიახლეა. სპეციალისტების განმარტებით, ეს კიდევ ერთი დასტურია იმისა, რომ ჩვენ ფუნდამენტურად ახალ ეპოქაში ცხოვრებას ვიწყებთ. ეს ის დროა, როდესაც კვანტური კომპიუტერები საუკეთესო კლასიკურ გამომთვლელებს ბევრად უსწრებენ. ექსპერტები ამას კაცობრიობის უდიდეს მიღწევად მიიჩნევენ. შემდეგი დიდი ნაბიჯი იქნება კვანტური უპირატესობის დემონსტრირება სასარგებლო და მოთხოვნადი დავალებებისთვის- მაგალითად, რთული (ფიზიკური, ქიმიური, ბიოლოგიური ან სხვა) სისტემების სფეროში.

სხვა თემები