Skepse o možnostech kvantových počítačů: Zájem opadá, přichází „kvantová zima“? | Kapitola 3
Seznam kapitol
Kvantové počítače jsou často popisovány jako následující a zcela logický krok po těch klasických. Objevují se ale názory ze strany teoretických fyziků a také informatiků, že se jejich možnosti značně přeceňují a naopak se podceňují jejich problémy. Proč? Jednoduše: Aby projekty nepřišly o finance.
Dnes umíme díky samoopravným kódům navrhovat systémy, které dokáží detekovat chyby, ty ale žádají kontrolní qubity navíc, což komplikuje konstrukci strojů. Spontánní dekoherenci navíc úplně eliminovat nejde, je to pravděpodobnostní jev a všechny kvantové počítače se s ní musí umět vypořádat.
Tyto problémy se skládají s dalším problémem, kterým je stavba stroje s dostatečnou komplexitou. V listopadu 2022 IBM demonstrovalo kvantový počítač IBM Osprey se 433 qubity, ale stále patří do kategorie demonstrátorů. Podle Hossenfelderové budou potřebovat kvantové počítače, řešící skutečné problémy, alespoň 100 000, ale možná i 10 000 000 qubitů. Od tohoto limitu jsme ještě velice, velice daleko, navíc reálné stroje musí umět kontrolovat dekoherenci a crosstalk, který se v nich projevuje dohromady jako šum. A to je problém, u kterého není jisté, zda je vůbec řešitelný.
Dnes se začíná uvažovat o „vysokošumových kvantových počítačích“ (High Noise Quantum Computing), které by dokázaly tolerovat určitou hladinu šumu vznikající při výpočtech. Tento design počítá s tím, že se šum nepodaří odstranit, ale bude ho možné „kontrolovat“, tedy provádět užitečné výpočty i za jeho přítomnosti.
Poslední kritika se překvapivě týká kvantových algoritmů. Je to překvapující, protože se většinou mluví o Shorově algoritmu a jeho efektivitě lámání dnešních šifer díky efektivní faktorizaci velkých čísel na jejich prvočíselné dělitele. Tahle věc se řeší všude, ale o poznání méně se mluví o tom, že Shorův algoritmus je jeden z mála, který je opravdu významný. Když se podíváte na seznam kvantových algoritmů na Wikipedii, není nijak dlouhý – a podle Hossenfelderové je jenom část z nich prakticky použitelná a výrazně efektivnějších než ty klasické.
V podstatě největším příslibem kvantových počítačů jsou kvantové simulace, které navrhoval Richard Feynman. Ty by mohly napomoci simulaci kvantově fyzikálních procesů a dynamiky chemických reakcí, přičemž podle práce „Polynomial-time quantum algorithm for the simulation of chemical dynamics“ z roku 2008 dokážou kvantové počítače překonat ty klasické už na úrovni pouhých sto qubitů.
Nebudu tu před vámi simulovat, že do problematiky kvantových algoritmů nějak zásadně vidím, ale je tu zásadní rozpor mezi staršími články, které spíše teoreticky pojednávají o složitosti a skepsí Hossenfelderové o tom, že na reálně zkonstruovatelných kvantových počítačích můžeme udělat něco více než demo. Novější články nepokrytě mluví o tom, že „kvantové počítače je mimořádně složité navrhovat, stavět i programovat“. Zabývají se problémem dekoherence a zmiňují, že kvůli všudypřítomné dekoherenci je dnes „nepravděpodobné, že by programy vracely správné výsledky i při svém relativně krátkém běhu“.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
