Kvantni računari posle IBM-ovog Nighthawka i Prinstona: da li ulazimo u novu fazu?

Dok se većina tech vesti vrti oko AI-ja, u pozadini se dešava nešto jednako uzbudljivo: kvantni računari polako ulaze u ozbiljniju, praktičniju fazu. U kratkom periodu stigle su dve velike vesti:

• IBM je na svojoj Quantum Developer konferenciji predstavio novi procesor Nighthawk sa 120 kubita i jasnim planom ka fault-tolerant kvantnim mašinama.
• Tim inženjera sa Prinstona napravio je novi tip superprovodnih kubita od tantala i silicijuma koji zadržavaju kvantnu informaciju višestruko duže nego što je danas uobičajeno.

Za ljude iz IT-ja, kripta i nauke, ovo su dve strane iste priče: kako istovremeno dobiti više kubita i stabilnije kubite.

IBM-ov Nighthawk: 120 kubita i put ka 2029.

Na konferenciji, IBM je predstavio novi kvantni procesor IBM Quantum Nighthawk. U pitanju je njihov najnapredniji čip do sada, sa:

• oko 120 kubita povezanih preko
• više od 200 podesivih spojnica (tunable couplers) koje omogućavaju složenije interakcije između kubita
• mogućnošću da se izvršavaju kvantni algoritmi koji su značajno kompleksniji od onih na prethodnoj generaciji procesora, uz zadržavanje niskih stopa greške

IBM otvoreno komunicira svoju mapu puta:

• u narednih nekoliko godina – ostvarenje tzv. quantum advantage (situacija gde je kvantni računar praktično korisniji od klasičnog za konkretne probleme)
• do kraja decenije – prvi sistemi koji su zaista fault-tolerant, tj. u stanju da rade duže vreme uz aktivnu korekciju grešaka

Paralelno sa Nighthawkom, IBM razvija i eksperimentalni čip često pominjan pod kodnim imenom Loon, koji služi kao test poligon za napredne kodove za korekciju grešaka, novu geometriju rešetke i ultra-brze dekodere. Ideja je da Loon pokaže da hardver i softver za fault-tolerant režim mogu da rade kao celina, pre nego što se sve spakuje u veće sisteme.

Prinstonski kubiti: duže zadržavanje kvantne “koncentracije”

Drugi deo priče dolazi sa Princeton University. Njihov tim je razvio novu verziju superprovodnog “transmon” kubita, napravljenog od tantala na ultra čistom silicijumu. Rezultat:

• vreme koherencije duže od jedne milisekunde
• u eksperimentima je postignuto vreme i do oko 1,6 milisekundi
• to je višestruko duže od onoga što se danas smatra industrijskim standardom

Zašto je ovo bitno?

Zato što kvantni računar mora da izvede hiljade do desetine hiljada kvantnih operacija pre nego što “završi račun”. Ako kubit “zaboravi” svoje stanje pre kraja algoritma, rezultat je praktično neupotrebljiv. Duže vreme koherencije znači:

• više koraka računanja pre nego što sistem “ispadne” iz kvantnog stanja
• manje agresivne (i skupe) šeme korekcije grešaka
• lakšu integraciju sa postojećim dizajnom čipova, jer se koriste materijali kompatibilni sa standardnom industrijom poluprovodnika

Zašto je vreme koherencije toliko važno?

Ako klasičan bit može da bude 0 ili 1 koliko god hoćeš, kvantni kubit je u superpoziciji stanja samo određeno vreme – to je vreme koherencije. Posle toga:

• šum iz okoline,
• nesavršenosti u materijalu,
• ili greške u kontrolnim signalima

razbijaju superpoziciju i kvantna informacija se gubi.

U idealnom svetu želeli bismo:

• mnogo kubita (stotine ili hiljade)
• sa velikom povezanošću (da mogu da “pričaju” jedni s drugima)
• i dugim vremenom koherencije

IBM-ov Nighthawk napada problem skaliranja i povezanosti, dok Prinston napada problem trajanja kvantnog stanja. To su dve ključne kockice koje moraju da se poklope da bismo od demonstracija došli do praktičnih kvantnih računara.

Šta ovo znači u narednih 5–10 godina?

Kratkoročno, ove vesti neće promeniti svakodnevni rad programera, trejdera ili prosečnog korisnika. Kvantni računari su i dalje:

• skupi,
• specijalizovani,
• dostupni uglavnom kroz cloud servise i istraživačke programe.

Ali srednjoročno (5–10 godina) moguće je očekivati:

• kvantne mašine koje za specifične zadatke (optimizacija, simulacija materijala, hemija, finansijsko modeliranje) daju konkretne prednosti nad klasičnim računarima
• sve ozbiljniji razvoj post-kvantne kriptografije, jer će klasični kripto algoritmi (RSA, ECC i slično) postepeno morati da se prilagode svetu u kome kvantni računari postoje
• hibridne sisteme gde će se deo posla raditi na klasičnom CPU/GPU, a deo na kvantnom back-endu, preko specijalizovanih API-ja

Za kripto zajednicu i Web3 ekosistem ovo je signal da u narednoj deceniji bezbednost neće biti “set and forget” tema – već nešto što će se ponovo preispitivati kako kvantni hardver bude napredovao.

Zaključak

IBM-ov Nighthawk i prinstonski kubiti sa produženim vremenom koherencije nisu samo još jedan naučni naslov – oni predstavljaju konkretne korake ka praktičnim kvantnim računarima.

Jedan front radi na tome da ih bude više i bolje povezanih, drugi da svaki pojedinačni kubit bude stabilniji i dugotrajniji. Kada se te dve linije budu susrele, dobićemo nove klase računanja koje klasični računari jednostavno ne mogu da postignu.

Za sada, kvantni računari ostaju “high-end laboratorijska priča”, ali ovakve vesti pokazuju da je prelazak iz teorije u praksu već krenuo – i da bi naredna decenija mogla biti prekretnica ne samo za nauku, već i za finansije, kripto, bezbednost i kompleksne AI sisteme koji će jednog dana možda koristiti i kvantni hardver.