Iako je ideja relativno stara, revolucionarna kvantna računala u posljednje su vrijeme postala vruća tema među tehnološkim divovima. Nakon kanadske tvrtke D-Wave, pionira u kvantnom računalstvu, no s ograničenom primjenom, dosad je najdublje zagazio IBM koji je otvorio mogućnost programiranja na kvantnim računalima, u Googleu rade na tome da kvantna računala u roku od nekoliko godina postanu komercijalno dostupna, a u utrku ulaze Microsoft, Intel itd. Zašto bi kvantna računala trebala pokenuti revoluciju u tehnološkom napretku, u posljednje vrijeme ionako brzom? Dok se današnja računala u svojem radu koriste nulama i jedinicama, tj. bitovima, koji mogu biti ili jedno ili drugo, kvanta rabe kvantni bit ili qubit, koji može biti ili jedinica ili nula ili oboje istodobno (kvatna superpozicija). To u praksi znači da rade neusporedivo brže u odnosu na standardna računala. Njihov je potencijal nevjerojatan, ali i dalje se iskorištava više u laboratorijima i istraživačkim centrima nego u praktičnoj primjeni. No situacija bi se uskoro mogla promijeniti.
Kvantno računalo u oblaku
Kvantna računala rade neusporedivo brže od standardnih. Njihov je potencijal nevjerojatan, ali i dalje se više iskorištava u laboratorijima i istraživačkim centrima nego u praktičnoj primjeni. Ipak, JPMorgan Chase, Daimler i Samsung već s IBM-om pripremaju aplikacije za komercijalnu primjenu.
- Posljednjih nekoliko godina zaista je bilo zanimljivo i mnogo smo toga napravili. Jedan od uspjeha koji smo ostvarili, a na koji smo iznimno ponosni, jest pokretanje našega prvog kvantnog računala u oblaku – IBM Q Experiencea. To je bio važan korak u gradnji kvantnog ekosustava - kaže Hrvoje Stanilović iz IBM-a Hrvatske. Od pokretanja do danas IBM Q Experience ima 70 tisuća korisnika koji su izveli više do 1,7 milijuna ekspe rimenata. Međutim, što je, zapravo, svrha gradnje kvantnog računala ako nemate programera koji će ga programirati? Upravo zbog toga IBM se angažirao u akademskoj zajednici kako bi pomogao studentima u stjecanju potrebnih vještina za područje kvantnog računalstva. U siječnju je pokrenuo poseban program nagrada za studente, profesore i programere. Ideja je upoznati industriju s kvantnim računalstvom i korišću koje ono donosi upravo pokazujući poslovne primjere te tehnologije. U rujnu 2016. osmislio je nov način simulacije molekula u kvantnom računalu. Riječ je o metodi koja će jednoga dana revolucionirati kemiju i znanost obrade materijala.
>>>Američki Watson i hrvatska Bura: Brižna strana superračunala
- Uspješno smo manipulirali sa šest qubita na za tu svrhu dizajniranom sedamqubitnom procesoru. Zadaća je bila simulirati strukturu molekule berilij hidrida (beryllium hydride, BeH2, nap. a.). To je zasad najveća molekula simulirana na nekome kvantnom računalu. Rezultati objavljeni u časopisu Nature pokazali su kamo se trebaju usmjeriti buduća istraživanja kvantnih sustava kako bi nam omogućila da shvatimo složene kemijske reakcije koje će se moći široko praktično primjenjivati – kaže Stanilović.
Primjena u prometu, financijama i mikroelektronici
JP Morgan Chase radit će s IBM-om kako bi stekli uvid kako se kvantno računalstvo može primjenjivati u rješavanju raznih izazova u financijskoj industriji: za razvoj strategija trgovanja vrijednosnim papirima, optimiranje portfelja, definiranje cijena imovine i analiziranje rizika. Daimler AG radit će na znanstvenim istraživanjima čiji je cilj pronaći nove materijale za baterijske članke koristeći se znanjem kvantne kemije i metodama složene optimizacije problema, kao što je usmjeravanje vozila u logistici flote autonomnih – samovoznih automobila. Samsung će pak moći provesti više testova u kojima će isprobati primjenu novih materijala u mikroelektronici, testirati nove metode optimizacije proizvodnje i transformacije poslovnih procesa.
U listopadu su simulirali superiornost kvantnih računala u odnosu na obična, klasična računala – simulirali su 49 i 56 qubita. To znači, kaže Stanilović, da nije sve u broju qubita. Primjerice, kad kupujemo novo prijenosno računalo, pazimo li samo na brzinu procesora? Ne. Važna nam je i radna memorija, kakav je grafički procesor, brzina flash diska i drugo. Isto je i kod kvantnih računala. I tu nije riječ samo o broju qubita. Važna je i kvaliteta qubita, kako komuniciraju međusobno i kako se minimiziraju kvantne po greške kad se pojave. IBM to naziva kvantnim volumenom. On obuhvaća broj i kvalitetu quibita, povezivost strujnih krugova i stope pogrešaka koje se događaju pri izvedbi operacija. Korisnici iz Hrvatske proveli su, kaže Stanilović, do sada gotovo tisuću operacija na kvantnom računalu IBM Q Experience, no zbog IBM-ovih pravila o zaštiti privatnosti ne može se govoriti o detaljima. U prosincu prošle godine IBM je objavio prve korisnike komercijalnih kvantnih računala IBM Q. Tih prvih dvanaest organizacija dio su globalne mreže IBM Q Network. Riječ je o tvrtkama kao što su JPMorgan Chase, Daimler AG i Samsung koje će imati pristup naprednim kvantnim sustavima i tehnologijama IBM Q kako bi s pomoću njih istražili i pronašli neke vrlo praktične aplikacije koje bi koristili u svom poslovanju i znanstvenim istraživanjima.
Globalna središta
IBM će, kao lider u ovom području, osnovati niz globalnih središta u suradnji s akademskim ustanovama i nacionalnim laboratorijima te će zajedno s njima provoditi istraživanja i edukaciju kako bi se najbolje iskoristile inovacije koje donosi kvantno računalstvo. Dva takva središta smještena su u laboratoriju Oak Ridge National Lab i na Sveučilištu Oxford. Putem njih znanstvenim zajednicama i korisnicima iz industrije koji se žele koristiti najnovijim računalnim tehnologijama bit će omogućen online pristup sustavima IBM Q. Prve organizacije koje će biti umrežene u IBM Q Network imat će pristup u oblaku do sustava IBM Q kapaciteta od 20 qubita. Kvantna računala iznimno su snažni strojevi koji na nov način obrađuju informacije.
– Osmišljena su na načelima kvantne mehanike i temelje se na fascinantnim, skrivenim prirodnim zakonima. Iskorištavajući te zakone, kvantna računala mogu izvoditi posve nove tipove algoritama i informacije obrađivati holistički. Jednog dana omogućit će revolucionarna otkrića u medicini i dizajn sasvim novih materijala. Uz to će omogućiti otkriće novih, revolucionarnih metoda u optimizaciji složenih sustava, veću sigurnost u oblaku i napredak u umjetnoj inteligenciji. Očekujemo od kvantnih računala da nam otvore sva ona vrata za koja smo mislili da su nam zauvijek zatvorena – kaže Stanilović.
>>>Atlantic Grupa prvi regionalni korisnik ‘vidovitog’ superračunala Watson
Unaprjeđenje tehnologija Kako će izgledati poslovanje, ali i svakodnevni život, kad se kvantna računala budu masovno upotrebljavala? Kemija je, primjerice, jedno od područja na kojima kvantna računala potencijalno mogu mnogo napraviti. Kvantna računala rabit će se i za istraživanje složenih optimizacijskih rutina, primjerice u transportu, logistici i financijskim uslugama. Najpoznatija rutina iz tog područja naziva se ‘putujući trgovac‘; odgovara na pitanje koji je najbolji i najbrži način obilaska 25 gradova koje želite posjetiti. Kvantna računala unaprijedit će tehnologije kao što su strojno učenje i umjetna inteligencija, koje se temelje na optimizacijskim algoritmima. Za kraj Stanilović naglašava da kvantna računala neće zamijeniti klasična. Ti strojevi upotrebljavat će se zajedno, slično kao što se danas rabe superračunala i osobna računala. Dakle, niti će se na superračunalu pokretati aplikacije za obradu teksta niti ćemo se na kvantnim računalima baviti pisanjem.