Gara për informatikën kuantike

14/09/2018 10:03 PM 0 komente

Gara tashmë po zhvillohet në drejtim të dominimit të informatikës kuantike. Por padyshim që kësaj teknologjie mund t’i duhet të përballet me kushtet e vështira të “dimrit” përpara se vijë vera

 

Informatika ndoshta ka qenë gjithmonë e destinuar për të qenë elektronike. Sidoqoftë, deri në fund të viteve 1930, kjo nuk ishte plotësisht e qartë. Në fillim të asaj dekade, Vannevar Bush, një inxhinier amerikan, ndërtoi një kompjuter mekanik me ingranazhe dhe boshte që rrotulloheshin nga motorët elektrikë. Makineria e tij, zinte thuajse të gjithë hapësirën e një dhome të vogël dhe mund të zgjidhte ekuacionet që shkonin deri në 18 variabla, shkruan The Economist.

Sipas ekspertëve të kësaj fushe, kompjuterët kuantikë do të tejkalojnë edhe kompjuterët më të shpejtë dhe duke zgjidhur në të njëjtën kohë probleme të ndryshme. Gjithsesi ata janë ende në fazën e tyre eksperimentale dhe nuk dihet ende se çfarë forme do të kenë kompjuterët kuantikë. Një prej pyetjeve më të rëndësishme në këtë drejtim është nëse “qubits” (bitet kuantike), që janë ekuivalenti kuantik i transistorëve, do të jetojnë në sythe të vegjël telash superpërcjellës të ftohur në temperatura shumë të ulëta, do të jenë jone të vendosura në fusha magnetike apo do të mbështeten në ndonjë teknologji tjetër.

Edhe sikur kompjuterët kuantikë të avancojnë, një ekosistem startup-esh softuerike është një hap përpara. Korporatat e mëdha, kapitalistët sipërmarrës dhe qeveri të ndryshme po investojnë, duke siguruar paratë e nevojshme për numrin në rritje të këtyre startup-eve. “Në faqen online, ‘Quantum Computing Report’, janë renditur së fundmi më shumë se 70 prej atyre startup-eve, shumica e të cilave kanë prioritet krijimin e softuerëve që do përdoren në makineritë e reja (më shumë se një së tretës prej tyre u fillojnë emrat me Q).

Zhvillimi i kësaj industrie të re po shoqërohet paralelisht edhe me një luftë ndërmjet gjigantëve të teknologjisë si Google, IBM dhe Microsoft, të cilët po konkurrojnë me njëri-tjetrin për të tërhequr zhvilluesit në platformat kuantike përkatëse. Disa persona të brendshëm kanë filluar të paralajmërojnë se ky sektor do të përballet me një dimër kuantik vërtet të ashpër, të shkaktuar nga premtimet e paplotësuara.
Në kompjuterët klasikë, një njësi e informacionit është një bit, e cila mund të jetë 0 ose 1. Në kompjuterët kuantikë, kjo njësi është biti kuantik, kubit (quantum bit – qubit), që është një mbivendosje e këtyre të dyjave. Një tjetër koncept tjetër shumë i rëndësishëm i informatikës kuantike është “ngatërrimi”.

Kubitët mund të lidhen, kështu që veprimi me një të tillë mund të ketë ndikim edhe tek të tjerat, duke lejuar përdorimin paralel të fuqisë së tyre të procesimit. Një ndër karakteristikat e para që do të kenë këta kompjuterë është memoria e madhe. Mbivendosja do të thotë se kapaciteti për të ruajtur të dhënat dyfishohet me çdo kubit. Një kompjuter 64-kubit ka një memorie të mjaftueshme për të ruajtur 18 kuintilionë numra. Ndërthurja pastaj bën të mundur që operacionet të zhvillohen me shpejtësinë e dritës.

Kubitët janë krijuar sipas një algoritmi të përshtatshëm për një problem të caktuar; sistemi zbaton rregullat e mekanikës kuantike derisa të arrijë një pikë që përfaqëson përgjigjen e saktë. Por arritja e kësaj pike është padyshim shumë e vështirë. Edhe pse studiuesit e kanë perfeksionuar artin e krijimit të kubitëve, që ato të funksionojnë në mënyrën më të mirë, ky është ende një problem i pazgjidhur.

Duke qenë se çdo faktor i jashtëm, si dridhja apo nxehtësia, mund të ndikojë negativisht tek ato, duke shkaktuar që ato të humbasin vlerat 0 dhe 1 dhe prandaj ata duhet të mbahen në izolim të plotë (në temperatura shumë të ulëta, të cilat ngadalësojnë shumë lëvizjet e atomeve).
Gabimet gjithashtu duhet të evidentohen dhe korrigjohen me ndihmën e shumë kubitëve të tjerë. Duke qenë se një numër i madh kubitësh duken të paarritshëm për të paktën dekadën e fundit, pyetja se si kompjuterët kuantikë mund të vihen në përdorim praktik nuk kishte qenë ndër prioritetet e studiuesve deri kohët e fundit. Kjo filloi të ndryshojë disa vjet më parë, kur prodhuesit e pajisjeve harduare arritën të ndërtonin makina me më shumë se një çift kubitësh.

 

Të tejkalosh IBM Q*

IMB ishte ndër të parët që krijoi në 2016 një kompjuter 5-kubitsh dhe pastaj një 20-kubitsh në 2017. Njësia e saj më e fundit e “procesimit kuantik”, e cila u publikua në nëntorin e vitit të kaluar, kishte 50 kubit, një më shumë se Intel. Por të dyja këto u tejkaluan në mars të këtij viti nga Bristlecone i Google me 72 kubit.

Kohët e fundit, startup-i Rigetti, ka njoftuar se po ndërton një sistem prej 128-kubitësh (megjithëse më shumë kubit nuk do të thotë domosdoshmërisht një cilësi më e mirë, sepse disa prej tyre mund të jenë edhe me gabime).
Ndërkohë, kompjuterët klasikë po përmirësohen duke simuluar gjithnjë e më shumë ata kuantikë (deri në rreth 50 kubit), duke e lehtësuar kështu procesin e testimit të algoritmeve dhe aplikacioneve.

Ky ritëm i zhvillimit të kohëve të fundit ka fituar edhe aprovimin e një prej fizikanëve më të njohur të fushës kuantike, John Preskill të Institutit të Teknologjisë në Kaliforni. Sipas tij, “kompjuteri kuantik prej 50-100 kubit mund të jenë në gjendje të zgjidhë probleme që tejkalojnë aftësitë e kompjuterit dixhital klasik të sotëm”, duke i quajtur pajisje të tilla kuantike të “zhurmshme” (ku me cilësimin “të zhurmshëm”, ai nënkuptonte se një numër i madh kubitësh do të vazhdojnë të jenë me gabime edhe për një kohë të gjatë).

Kompanitë e mëdha po përpiqen të kuptojnë se si mund të ndikojë informatika kuantike tek ata, thotë Michael Brett nga startup-i, QxBranch. Gjigantët e tillë si BASF dhe DowDuPont duan të kuptojnë nëse teknologjia mund t’i ndihmojë ata të “llogarisin” strukturat e materialeve të reja të dobishme, të tillë si katalizatorët për të reduktuar energjinë e përdorur. Bankat, duke përfshirë këtu Barclays dhe JPMorgan Chase, shpresojnë t’i përdorin ato për çështje të tilla si rregullimi i riskut të portofolit. Kompanitë e lojërave janë gjithashtu të interesuara në përdorimin e informatikës kuantike për t’i sjellë videolojërat e ndryshme sa më pranë botës reale.

Duke qenë se talentet në fushën e informatikës kuantike janë ende shumë të paktë në numër, shpeshherë kompanitë të ndryshme mbështesin startupet, të cilat luajnë rolin e konsulentëve. Kjo sjell para për firmat e reja dhe gjithashtu u lejon atyre të fitojnë pronësinë intelektuale për të zhvilluar më vonë softuare të vërtetë. Zapata Computing është shembulli tipik, punonjësit e së cilës të pajisur me doktoratura zhvillojnë programe në letër, të cilat në pamje të parë “duken tamam si partitura muzikore”, thotë Christopher Savoie, CEO-ja i saj.

 

Quantum harvest

Kjo industri ka marrë vlera të larta financimesh nga kapitalistët sipërmarrës, duke arritur deri në 250 milionë dollarë amerikanë gjatë vitit të kaluar. Firmat e teknologjisë gjithashtu po grumbullojnë burimet e tyre. Megjithatë IBM-ja është ndër të parat e kësaj fushe dhe ka një kohë më të gjatë në këtë industri. Arvind Krishna, drejtor global i sektorit të kërkimit, sjell ndër mend punën e palodhshme të IBM-së për krijimin e një tregu për superkompjuterët (mainframe) gjatë viteve 1960.

Ajo ka filluar punën e saj kërkimore në drejtim të informatikës kuantike në 1970; në 2016, ajo hodhi online kompjuterin e saj kuantik 5-kubit, në mënyrë që të tjerët mund ta përdorin atë dhe të fillonin të shkruanin programe (diçka që ajo e përcakton si Përvoja Q). Që prej asaj kohe ajo ka krijuar pajisjet e nevojshme për programuesit, ka ndihmuar kompaninë MIT që të zhvillojë klasa kuantike online dhe krijoi një rrjet të firmave dhe universiteteve të tjera për të shqyrtuar aplikimet në mënyrë praktike. Por konkursi ndërmjet këtyre kompanive duket se ka filluar. Muajin e kaluar, Google lançoi Cirq (disa njësi softuerike të cilat do t’i ndihmojnë zhvilluesit të krijojnë algoritme pa qenë nevoja që të kenë specializime në fizikën kuantike. Rigetti ka hedhur online një makineri prej 16 kubit.

IonQ një tjetër startup harduerike ka ndërtuar një makineri për të bllokuar jonet, e cila është lehtësisht e programueshme. Dhe pastaj është Microsoft. Ashtu si IBM-ja, edhe ai dëshiron të ndërtojë një sistem “end-to-end”, sipas fjalëve të Todd Holmdahl, kreut të sektorit të saj kuantik. Përsëri si në rastin e IBM-së, ai ofron “një kit pajisjesh të zhvillimit kuantik” dhe madje edhe një gjuhë programimi të veçantë të quajtur Q#.
Kompjuteri kuantik i Microsoft-it është ende në zhvillim e sipër, sepse kompania është ende duke testuar kubitët me gabime.

IBM, Google dhe Microsoft po shpenzojnë shuma të mëdha për të tërhequr zhvilluesit dhe aplikacionet e ndryshme në platformat e tyre përkatëse. IBM-ja thekson përdorimin e lartë të Q Experience: tani ajo ka më shumë se 90,000 përdorues, të cilët kanë drejtuar rreth 5 milionë eksperimente dhe kanë publikuar mbi 110 dokumente.

Hartmut Neven, i cili kryeson sektorin kuantik në Google, thotë se ekipi i tij është i përbërë vetëm nga programues profesionistë, duke insistuar se shumë shpejt, ai së bashku me ekipin e tij, do të arrijnë “supremacinë kuantike”, që do të thotë se kompjuteri i tij kuantik do të jetë në gjendje të zgjidhë një problem më shpejt sesa një kompjuter klasik.

Microsoft, nga ana e tij, ka integruar pajisjet e tij kuantike me softuerë të tjerë programimi për t’ia lehtësuar përdorimin programuesve klasikë.
Kompjuterët kuantikë fillimisht do të vendosen në cloud-et kompjuterike të Google, IBM-së dhe Microsoft (gjithashtu edhe tek Amazon dhe Alibaba, të cilët kanë programe të vogla kuantike).

Duke qenë se fillimisht këto makineri do të jenë të afta për të zgjidhur vetëm disa probleme të caktuara, firmat kanë ndër mend që t’i përdorin ato si “përshpejtues” atëherë kur do të jetë e nevojshme, pothuajse në të njëjtën mënyrë të ngjashme siç përdorin edhe kompjuterët e sotëm çipet e inteligjencës artificiale super të shpejtë. Përveç këtyre firmave, vetëm agjencitë qeveritare mund të pajisen me kompjuterët e tyre kuantikë brenda dekadave të ardhshme.

Forcat e Armatosura kombëtare dhe shërbimet e inteligjencës, veçanërisht ato të Amerikës dhe Kinës, prej kohësh po e financojnë këtë fushë dhe pritet që të vazhdojnë ende. Shqetësimi i tyre i vetëm është se këta kompjuterë kuantikë mund të jenë një ditë në gjendje të thyejnë enkriptimin më të sigurt të botës, duke i mundësuar vendit të parë që i merr ato në përdorim aftësinë për të dekoduar komunikime sekrete ose për të sulmuar bankat.

 

Njësoj si në Inteligjencën Artificiale, edhe në teknologjinë kuantike, Kina synon të drejtojë botën

Kina ka bërë publike planet për të shpenzuar më shumë se 10 miliardë dollarë për të ndërtuar një laborator kombëtar për shkencën kuantike, i cili parashikohet të hapet në vitin 2020. Pikërisht një njoftim i tillë ka shkaktuar krijimin e Institutit Kombëtar të Iniciativës Kuantike, i cili sipas disa vëzhguesve është krahasuar me programin bërthamor të Amerikës të viteve 1940. Bashkimi Europian ndërmori një nismë kërkimore kuantike në 2016 dhe e mbështeti atë me më shumë se 1 miliard dollarë.

Vlerat e parave që po financohen për informatikën kuantike kanë qenë të shumta, aq sa disa sipërmarrës kapitalistë po ankohen se janë përjashtuar duke mos pasur mundësi që të japin kontributin e tyre. Por njëkohësisht me të gjithë entuziazmin që informatika kuantike ka krijuar, është zhvilluar edhe një frikë se kjo industri po mbingarkohet shumë dhe mund t’i ndodhë që të kalojë të njëjtën situatë si Inteligjencës Artificiale në vitet 1970 dhe 1980, e cila si pasojë e mospërmbushjes së premtimeve të bëra, u detyrua të përballojë një dimër të ashpër, një periudhë të gjatë me fonde të reduktuara apo me mungesë fondesh.
Disa startup-e janë të sigurt se një interesimi do të vijë duke u zbehur. Michael Marthaler, bashkëthemelues i Heisenberg Quantum Simulations, shpreson që firma e tij të jetë e vendosur për të vazhduar më tej, duke kryesuar kështu ndër të tjera.

Vëzhgues të tjerë të skenës së informatikës kuantike paralajmërojnë se shumë prej softuerëve të shkruar sot mund të dalin jashtë përdorimi në të ardhmen, duke qenë se do të jenë shumë të vjetruar. Por edhe nëse lulëzimi i informatikës kuantike përballet me një dimër të ashpër, mundësitë janë shumë të mëdha që ajo do ta arrijë ta kapërcejë atë situatë të vështirë. Kjo ka ndodhur shpeshherë edhe në të kaluarën.

Sipas Carlota Perez, e specializuar në zhvillimin teknologjik dhe soci-ekonomik, teknologjitë revolucionare gjithmonë kalojnë nëpër një “epokë të shndrritshme”, shpesh e shoqëruar edhe nga shfaqja e një flluske investimi, përpara se të kalohet në një “epokë të artë”, të një zhvillimi më të gjerë. Janë shumë të pakta arsyet për të besuar se informatika kuantike do të devijojë nga kjo rrugë.

 

IBM Q* është një ndër nismat e para për të ndërtuar sisteme universale të informatikës kuantike që do të përdoren nga bizneset dhe shkenca. Sot, IBM ka një procesor të sofistikuar kuantik komercial, që do të krijojë bazën e sistemeve të para komerciale të përdorimit të IBM Q për klientë të ndryshëm.

 

Komente

avatar
  Subscribe  
Notify of