Így neveld a kvantumodat, avagy végre kiderül, mi az a qubit
Viszonylag régóta nem értem a kvantumfizikát. Ez egész kora gyermekségemben kezdődött, amikor még felhőtlenül nem értettem, a későbbiekben ezt a nemértést beárnyékolta az, hogy megtudtam, hogy létezik egyáltalán olyan, hogy kvantummechanika. Ezzel elég sokan vagyunk így, viszont a kvantum a jelek szerint jó hívószó: Szalay Kristóf Zsolt bioinformatikus Így neveld a kvantumod címmel meghirdetett előadására minden jegy elkelt volna, ha lett volna jegy, de az előzetes regisztrációhoz kötött esemény így is teltházas volt.
Nem csoda, a kvantum a jövő (vagy nem, vagy nem tudjuk, vagy nincs is idő): ehhez elég volt egy jó cím meg annyi, hogy ismeretterjesztő előadás a kvantuminformatikáról. A közönség javarészt fiatalokból állt, nem reprezentatív mintavételem szerint leginkább biológusok és informatikusok érdeklődtek az esemény iránt, ami érthető is, hiszen a kvantuminformatika egyik lehetséges haszna épp az adatbázisok villámgyors kereshetőségében rejlik, a másik pedig abban, ami már időtlen idők óta a tudomány Szent Gráljának számít: a rákgyógyításban. Ha tényleg csodákra képes a kvantuminformatika, ez utóbbiban várhatjuk tőle a legnagyobb csodát: az elmélet szerint pillanatok alatt fel lehet majd tárni, hogy pontosan milyen változások zajlottak le a sejtek között.
Itt a kvantum, hol a kvantum
Ez még csak a jövő zenéje, az viszont biztos, hogy a kvantum menő lett: ahogy beszámoltunk róla, épp most lépünk át abba az időszakba, amikor a kvantummechanika megértése után végre alkalmazzuk is a technikát, ezért is beszélnek sokan másodlagos kvantumforradalomról. Bár a helyzet nem egyszerű, és sok a bizonytalanság, a kvantumszámítógépektől sokan várnak csodát – olyannyira, hogy az Európai Bizottság tíz év alatt egymilliárd euróval támogatja az ez irányú kutatásokat, és ha sikerül végre az áttörés, hamarosan minden a kvantumtechnikáról fog szólni, addig azonban még le kell küzdenünk néhány akadályt.
A kvantumszámítógép ugyanis nem is olcsó mutatvány, és nem is a legstabilabb dolog, amit el tudunk képzelni. A gép nem klasszikus biteket, hanem qubiteket használ a számításokhoz:
egy bit vagy 0, vagy 1 értéket vehet fel, a qubit, a kvantuminformatika építőkockája viszont 0 és 1 között bármilyen értéket felvehet.
A cél a számítási teljesítmény növelése – de ez épp azért cél, mert jelenleg a hagyományos számítógépek még jobban teljesítenek. A kvantuminformatikában megtett lépések pedig még nem jelentik azt, hogy a fejlődés töretlen lenne, és egyhamar sikerülne túllépni a Google eddigi csúcsteljesítményén, a 72 qubitos számítógépen.
További nehézséget jelent, hogy bár tudjuk, hogy a kvantumszámítógép kell, azt még nem tudjuk pontosan, hogy mire: ez egy külön kutatási terület, de a mostani előadás épp arról szólt, hogy a technika fejlődésével például milyen módosításokat lehet majd végrehajtani egy fehérjeláncon. Emellett a konkrét példa mellett még számtalan területen hasznosítható lesz a szuperszámítógép, már ha lesz, az adattárolástól kezdve a titkosításig, a technika jelenlegi állása szerint viszont egyelőre csak tapogatózunk.
Kellhet még pár év
Szalay Kristóf Zsolt, a Turbine nevű startup cég alapítója az előadás elején azt ígérte, hogy röpke másfél óra alatt eljutunk odáig, hogy a javarészt laikus hallgatóság már megértheti, hogy mire lehet jó egy kvantumszámítógép – igaz, azt nem, hogy mikor. Rovelli óta tudjuk, hogy kvantumszinten idő sincsen, úgyhogy ez majdnem mindegy, mindenesetre az Európai Bizottság számításai szerint 17 év, Szalay szerint pedig még több idő szükséges ahhoz, hogy kihasználhassuk a technika lehetőségeit.
A Turbine elsősorban a rákkutatásra hegyezte ki a kvantumtémát, de ha tudjuk, hogy mit keresünk, bármilyen adatbázis vagy adathalmaz feldolgozásához hasznos lehet a technológia – már ha eljutunk odáig, hogy a számítások során nem tesszük tönkre a qubitjainkat. Ez ugyanis egyelőre még problémát jelent:
már a méréssel tönkretesszük azt, amitől a qubit érdekes lehet, vagyis a szuperpozíciót.
Azaz amíg nem mérjük meg, hogy most akkor tulajdonképpen 0 vagy 1 az érték, a szuperpozícióban egyszerre lehet az mindkettő, viszont a mérés után már nem lehet mindkettő igaz, a qubit az egyik értéken rögzül. Nemcsak a mérés fenyegeti a szuperpozíciót, hanem gyakorlatilag minden külső hatás is: a rendszer különösen sérülékeny, és hiába tűnik csábítónak a hagyományos technikánál nagyságrendekkel nagyobb számítási kapacitás, nem biztos, hogy ezt a közeljövőben el tudjuk érni.
Szalay szerint az a fejlődés, ami az elmúlt éveket jellemezte, és amelynek a csúcsterméke eddig az IBM szuperszámítógépe, nem jelenti azt, hogy az 50, majd a Google 72 qubitos gépe után jövőre természetszerűen a 200 qubitos kapacitás következik majd – addig, amíg tényleg komolyan hadra fogható a technika, a kutató szerint akár ötven év is eltelhet. Kvantumszinten egyébként is hagyományosan nagy a bizonytalanság: programnyelv nincs, az eddig megépített gépek pedig leginkább arra jók, hogy magát a technikát vizsgáljuk, nem pedig arra, hogy a segítségükkel valami mást kutassanak.
Tudja valaki, mi az a qubit?
A kvantum-ismeretterjesztés a Turbine Academy harmadik nyitott alkalma volt a Millenáris Startup Campusán, és tényleg hozta azt, amit ígért: az alapoktól – hogy mi egyáltalán a qubit (ezt meg is kérdezték a közönségtől), a szuperpozíció vagy a kvantum – eljutottunk odáig, hogy igen, léteznek ilyen rendszerek, működnek is, és a kvantumprogramozók tudják is, hogy hogyan lehet irányítani őket, bár a programozás itt még egészen másként működik, mint a hagyományos értelemben. Megismerhettük a megfigyelés nehézségeit is, ami viszont ezen túl van, az még tényleg a jövő: Szalay a fehérjehajtogatásban lát fantáziát, idő híján a titkosításról szóló rész kimaradt.
A hagyományos ismeretterjesztés működött, akinek van kedve, az alapfogalmak után még utánanézhet, mi mindenre jó a kvantumprogramozás – bár egyelőre inkább az a kérdés, hogy mire nem, mert sokan tényleg csodát várnak a technikától. Szalay óvatosabb volt, de ettől még optimista, az pedig, hogy pontosan hol húzódnak a kvantumszámítógépek korlátai, idővel úgyis kiderül – addig pedig a határ a csillagos ég, bármit elképzelhetünk.
