Společnost Google měla na podzim letošního roku připravenou mediální „bombu". V časopise Nature totiž toho dne vyšla práce, ve které tým společnosti tvrdí, že nastal bod, kdy dnešní klasické elektronické (a částečně spintronické) počítače přestaly v některých úlohách stačit počítačům kvantovým. Plánované grandiózní zveřejnění neproběhlo zcela podle plánu - a může za to NASA a algoritmy samotného Googlu.
Zhruba měsíc před plánovaným vydáním práce někdo ze spolupracovníků týmu v Amesově výzkumném středisku NASA podle všeho zcela nedopatřením nahrál kopii vědeckého textu o úspěchu na server NASA určený pro zveřejňování technických zpráv (NASA Technical Reports Server). Omyl rychle napravil a text smazal.
Vyhledávací „crawler" Google prakticky okamžitě text i na málo známém serveru NASA zachytil. Systém okamžitě poslal kopii každému, kdo měl ve službě sledování vědeckých publikací Google Scholar zaškrtnuto, že chce dostávat novinky z oblasti kvantových počítačů. Zpráva se nezadržitelně rozšířila a plánovaná „bomba" v říjnu tedy dopadla s podstatně menším efektem, než asi PR oddělení Googlu doufalo.
VE SVĚTĚ ZA ZRCADLEM
Kvantové počítače mají již za sebou bohatou historii papírovou. „Vysnil" si je slavný fyzik Richard Feynman před víc než půlstoletím. Právě on si podle všeho jako první uvědomil, že s využitím zákonů kvantové mechaniky je teoreticky možné postavit zařízení s ohromným výpočetním výkonem.
Možné to je díky spojení několika kvantových zákonů. První z nich říká, že kvantové objekty mohou být v několika stavech najednou (tzv. kvantová superpozice stavů). Klasický bit může být buď 1, nebo 0; kvantový bit (čili qubit) může být obojí najednou. U jednoho qubitu to není proti klasickému bitu velký rozdíl - v podstatě může nést jen dvojnásobné množství informací. Ale znovu opakujeme, že v kvantovém světě neplatí normální pravidla.
Kvantové počítače kromě principu „obojakosti", tedy superpozice stavů, využívají ještě tzv. „magického" pouta kvantové provázanosti. Když tedy provážete dva kvantové bity, tedy dva qubity, najednou mohou nést čtyřikrát tolik informací. Teoreticky není důvod, proč jich neprovázat ještě více: tři, deset nebo sto. A tady už je nárůst neuvěřitelně rychlý - množství informací v systému roste s mocninou počtu provázaných qubitů. V případě dvou je to 2², tedy 4. Pro pět je to 25, tedy 32. A pro 53 qubitů je to už 253, tedy 9 007 199 254 740 992 (devět biliard).
Přitažlivost nápadu je asi zjevná. Bohužel, jeho realizace není nic jednoduchého. Vytvořením provázaného systému qubitů a spuštěním výpočtu potíže nekončí. Výsledek pak musíte ještě z počítače vyčíst tak, abyste ho při tom nepoškodili. Pokud byste totiž jednoduše zjišťovali stav qubitů během výpočtu, zhroutily by se do podoby nudné klasické částice s jedním jediným bitem informace.
Ke zjišťování výsledku se proto využívá speciálních technik (na principu tzv. kvantové interference). Jak název napovídá, v podstatě jde o to, že se jednotlivé „možnosti" v rámci výsledku buď navzájem posilují, či naopak vzájemně oslabují. Některé se tedy stávají pravděpodobnějšími, protože se „podpoří", jiné naopak méně pravděpodobnými, protože je jiná možnosti „ruší". Správně sestrojený kvantový počítač (a správně nastavený algoritmus) postupně „zesiluje" správné řešení, až na konci výpočtu zůstane právě to.
(Celý článek naleznete v aktuálním čísle TT.)