Google: Náš kvantový počítač je 100 000 000× rychlejší

  • Google a NASA publikovaly první předběžné výsledky svého kvantového počítače
  • V testu byl stomilionkrát rychlejší než simulace na klasické mašině
  • Revoluce se ale zatím nekoná
Google: Náš kvantový počítač je 100 000 000× rychlejší

Příští jaro to budou už tři roky od chvíle, kdy si Google a NASA pořídily rozměrnou mašinu od kanadské společnosti D-Wave a založily společnou laboratoř Quantum Artifical Intelligence Lab přímo v srdci Mountain View, kde sídlí výzkumné centrum NASA Ames Research.

Od té doby odborná komunita čeká, s čím laboratoř vyrukuje, D-Wave je totiž prvním komerčním výrobcem stroje, který se pokouší využít některých kvantových jevů k ohromnému zrychlení výpočtů oproti počítači běžné konstrukce.

Univerzální kvantový počítač zatím neexistuje

Ačkoliv se pro podobná zařízení vžil termín kvantový počítač, faktem zůstává, že kvantové jevy se v elektronice používají už dávno, a tak je tento termín vlastně docela zavádějící. Ostatně dnes se tak neříká ani oněm podivným strojům od D-Wave. Jsou to tzv. kvantové annealery podle způsobu, jakým pracují a co vlastně dělají (quantum annealing – kvantové žíhání). Jednoduše řečeno, rozhodně si pod něčím takovým nepředstavujte univerzální počítač, ale zařízení, které se pokouší využít akcelerace kvantových jevů pro velmi specifickou sadu úloh.

Klasický počítač provádí velmi rychle za sebou elementární logické operace s bity. Bit je nejmenší jednotkou informace a může tedy nabývat jen hodnot 0 a 1. Jenže když takových bitů zkombinujete ohromné množství, můžete pomocí řady po sobě jdoucích nul a jedniček zkonstruovat prakticky jakoukoliv informaci od jednoduchého čísla po film ve 4K. Je to pouze otázka kódování – binárního jazyka.

Pak už pouze stačí tyto nuly a jedničky velmi rychle vzájemně transformovat (provádět s nimi elementární výpočty na procesoru) a počítač začne plnit prakticky libovolnou výpočetní práci.

Klepněte pro větší obrázek
Výpočetní stroj od D-Wave. Samotný procesor je malý, většinu zařízení tedy tvoří chlazení na téměř absolutní nulu, při které by mělo docházet ke kvantovému tunelování, a stínění.

Ve světě teoretických kvantových počítačů se pracuje s kvantovými bity, které mohou díky kvantovým jevům nabývat obou stavů naráz, což při jejich vyšším počtu znamená, že takový počítač by v jednom okamžiku mohl vypočítat více (všechny) možnosti nějakého problému. Pokud k tomu připočítáme ještě některé další podivné vlastnosti kvantového světa v čele s kvantovým provázáním, máme před sebou teoretický stroj, který, pokud bychom jej skutečně dokázali postavit a ovládat jeho procesor, by hravě překonal všechny klasické počítače.

D-Wave to ale není a nikdy nebude, vzhledem ke své konstrukci se totiž pokouší využít kvantových jevů (kvantové tunelování) jen pro určitý typ úloh. Současný stav asi nejlépe vystihuje skutečnost, že nikdo včetně samotného výrobce vlastně neví, jaké úlohy by to měly být – na to musejí přijít samotní majitelé podivné mašiny, a právě proto odborná komunita roky čeká třeba na obsáhlejší studii od Googlu a NASA.

Oba hráči samozřejmě nejsou jedinými majiteli údajného kvantového stroje, ale mohou se pochlubit ohromným vědeckým kapitálem – do centra totiž zvou nejlepší kapacity v oboru. V minulosti už odborná komunita publikovala několik studií o D-Wave. Zatímco samotný výrobce se snaží prokázat, že ke kvantovému zrychlení skutečně dochází, ostatní jsou spíše skeptičtí a tvrdí, že D-Wave vlastně není o moc výkonnější než běžná mašina klasické konstrukce.

Zaznamenali jsme obrovské zrychlení, ale…

Google a NASA nyní konečně publikovaly předběžnou zprávu (blog, studie), co v poslední době zjistili na nejnovějším modelu D-Wave 2X. A zdá se, že to vůbec není špatné; tedy alespoň optikou toho, že je celý obor stále v naprostých plenkách.

Inženýři hledali kvantové zrychlení pomocí prostého srovnávání mašiny 2X s klasickými počítači, na kterých běžely simulátory obdobných procesů – takzvané simulované žíhání SA (Simulated Annealing) a další sada algoritmů známá jako QMC (Quantum Monte Carlo).

Pokud by v těchto testech dopadl D-Wave 2X opravdu výrazně rychleji než tradiční počítač, znamenalo by to, že se přinejmenším vyplatí do této cesty dále investovat.

Klepněte pro větší obrázek
Výzkumné laboratoře NASA Ames Research se nacházejí v sousedství centrály Googlu

Jak už jsem zmínil na začátku, efektivita kvantového počítače by měla růst se složitostí samotné úlohy, protože zatímco čas výpočtu klasického počítače bude s vyšší komplexností exponenciálně růst (to ví každý fanoušek špičkových her), pro ten kvantový to bude hračka. Vědci z Googlu a NASA vytvořili speciální úlohu, jejíž složitost postupně zvyšovali zapojováním dalších a dalších proměnných (bitů).

Na začátku nebyl rozdíl oproti simulaci na klasickém počítači příliš velký, nicméně když složitost úkolu překonala tisícovku proměnných, síla D-WAVE 2X se ukázala v plné síle – mašina spočítala řešení problému 100 000 000× rychleji než simulace na klasické mašině.

Klepněte pro větší obrázek
Doba řešení problému (osa Y) s rostoucí složitostí (osa X) na stroji D-Wave 2X a na počítači klasické konstrukce (simulační algoritmy SA a QMC)

Jenže na vítězný pokřik je podle Googlu a NASA ještě poměrně brzy, v žádném případě to totiž neznamená, že nyní stačí mašinu nakrmit daty pro libovolný výpočet, zmáčknout knoflík a výsledek se dozvíme namísto týdenního čekání za zlomek sekundy.

Experimentální úloha byla sama o sobě vlastně k ničemu – natolik specifická, že by nenašla žádné reálné uplatnění. Podobné testy tedy výzkumníci provádějí hlavně proto, aby jim napověděly, jakým způsobem zkonstruovat další generaci kvantových počítačů, aby dokázaly podobným způsobem zrychlit i nějaký skutečně praktický výpočetní problém třeba z oblasti meteorologických modelů, chemie, medicíny aj.

Experimenty s D-Wave 2X tak dodnes připomínají spíše hrátky s polovodičovými součástkami z poloviny 20. století. Jejich proměna ve funkční a plně programovatelný integrovaný obvod však byla mnohem jednodušším úkolem než proměna kvantového annealeru v počítač, který složité paralelní výpočty současnosti spočítá mnohem rychleji než všechny propojené superpočítače světa dohromady.

Ostatně mnozí vědci si stále myslí, že opravdový univerzální kvantový superpočítač nepostavíme nikdy.

Diskuze (38) Další článek: Většina lidí je otevřená samostatně řízeným autům, neradi řeší parkování

Témata článku: Google, Technologie, Superpočítače, Kvantové počítače, Kvantový jev, Určitý typ, Monte Carlo, Simulační test, Praktická elektronika, Kvantový bit, Blogspot, Carlo, Ames, Reálné uplatnění, Univerzální počítač, Libovolný výpočet, Kvantový superpočítač, Meteorologický model, Monty, Meteorologická informace, Provázání, Příští jaro, Wave, Google+, Monte


Určitě si přečtěte

Temný režim a spousta vychytávek. Vyzkoušeli jsme nový macOS 10.14 Mojave

Temný režim a spousta vychytávek. Vyzkoušeli jsme nový macOS 10.14 Mojave

** Vyzkoušeli jsme veřejnou betu macOS 10.14 Mojave ** Hlavní novinkou je temný režim a velký důraz na soukromí ** Jako první beta je systém překvapivě rychlý a dobře použitelný.

Martin Miksa | 35

Limitovaná nabídka: Windows 10 Professional za pouhých $11.90

Limitovaná nabídka: Windows 10 Professional za pouhých $11.90

Goodoffer24.com Je nový eshop s licencemi a softwarovými klíči, který nabízí nejlepší ceny a rychlé dodání produktu na e-mail. Kromě licencí pro Windows 10 Pro, nabízí web také řadu špičkových produktů, jako je Xbox Live Gold membership nebo oblíbený titul – PLAYERUNKNOWN’S BATTLEGROUNDS.

Tesla je stále ve ztrátě, ale elektromobily Model 3 se prodávají neuvěřitelně dobře

Tesla je stále ve ztrátě, ale elektromobily Model 3 se prodávají neuvěřitelně dobře

** Tesla má rekordní příjem, je ale ve ztrátě ** Objem výroby se zvyšuje, dochází ale baterie ** Pomoci mají nové továrny Gigafactory

Karel Javůrek | 91

Jak John Kemeny a Thomas Kurtz stvořili BASIC, základ novodobého programování

Jak John Kemeny a Thomas Kurtz stvořili BASIC, základ novodobého programování

** Programovací jazyk BASIC tvořil základ osobních počítačů ** Původně byl určen vysokoškolským studentům, aby vůbec byli schopni využívat univerzitní počítač ** Jeden ze spoluautorů dělal výpočtáře Einsteinovi

Pavel Tronner | 78

USA se vrací do vesmíru! NASA představila devět statečných pro první lety soukromých lodí

USA se vrací do vesmíru! NASA představila devět statečných pro první lety soukromých lodí

** NASA zveřejnila nové termíny prvních demonstračních letů dvou soukromých kosmických lodí ** Známe už také jména prvních astronautů ** Jako první poletí k ISS Crew Dragon od SpaceX

Petr Kubala | 15

Intel má 50 let! Připomeňte si 6 klíčových milníků v historii firmy

Intel má 50 let! Připomeňte si 6 klíčových milníků v historii firmy

** Firma Intel byla založena přesně před 50 lety ** Intel začínal jako výrobce pamětí ** Dnes je největším výrobcem procesorů pro osobní počítače

David Polesný, Pavel Tronner | 10


Aktuální číslo časopisu Computer

Jak mobily určují svoji polohu?

Velký test notebooků pro studenty

Nejlepší reproduktory na párty

Služby a aplikace pro výuku angličtiny