Kvantno računanje je konačno došlo do faze u kojoj se rješavaju problemi koje smo imali prije...

Modularna integracija, chiplet-based skaliranje, prostorno-vremenski troškovi kompajliranih logičkih sklopova — sve to zvuči kao da su inženjeri iz 1995. godine dobili pristup vremenskom stroju, pogledali kako smo mi radili s x86 procesorima i odlučili ponoviti identičan put, ali sporije i skuplje. Kad sam 1996. spajao Kvarner Net i muku mučio s routerima koji su se gasili na vrućini riječkog ljeta, nisam ni sanjao da ću doživjeti dan kad će industrija s ponosom najaviti da je riješila problem koji smo mi riješili s više kabela i manje arogancije.

Priča ide ovako: supravodljivi kvantni procesori su dosegli zid. Ne zid u fizičkom smislu — to je previše jednostavno — nego zid od prinosnog urodaja, fizičkog otiska i činjenice da ne možete napraviti čip veći od X kvadratnih centimetara jer će se kvantna koherencija raspasti brže nego što prosječni startup prođe kroz Series A. Zato su se pametne glave dosjetile onoga što je računalna industrija znala još od mainframe ere: ako ne možeš napraviti jedan veliki uređaj, spoji više manjih i pretvaraj se da su jedan.

Dakle, imamo dvije strategije. Scaling up, koji čuva gustu povezanost i visoku vjernost kapija, ali zahtijeva da inženjeri rade na granici fizikalnih mogućnosti, i scaling out, koji nudi skalabilnost i otpornost na greške, ali uvodi komunikacijsko usko grlo koje podsjeća na pokušaj da se cijeli Rijeka-Dubrovnik promet propusti kroz jednu traku na mostu Krk. Znanstvenici su napravili ono što znanstvenici rade najbolje — kvantificirali su problem, izmjerili troškove i objavili rad od kojeg će investitori izvući jednu rečenicu i pretvoriti je u term sheet od dvjesto milijuna dolara.

Ako je kvantno računanje toliko pametno, zašto mu treba modularna arhitektura s kompajliranim logičkim sklopovima da bi riješilo problem koji je svaka baza podataka riješila 1987. s običnim indeksima i malo strpljenja? To pitanje nije namijenjeno fizičarima — oni imaju legitiman odgovor o kvantnoj dekoherenciji i pogreškama. To pitanje je namijenjeno ljudima koji prodaju kvantno računanje kao rješenje za sve, od otkrivanja lijekova do optimizacije portfelja, a pritom zaboravljaju napomenuti da je osnovna jedinica informacije i dalje podložna istim zakonima termodinamike koji su ubili više tehnoloških balona nego što je ijedan financijski krah uspio.

Ono što je zanimljivo nije sama tehnologija — ona je, ako ništa drugo, fascinantna u svom inženjerskom izazovu. Zanimljivo je kako industrija ponavlja iste obrasce. Prvo dolazi hardverski problem, onda se netko sjeti da problem može riješiti softverski, pa se softversko rješenje proda kao revolucionarno, a tek nakon pet godina netko primijeti da je cijela stvar mogla biti riješena s boljim hlađenjem i više jezgre — doslovno, u ovom slučaju, s više jezgri koje rade na temperaturi od -273 stupnja.

Prostorno-vremenski troškovi kompajliranih logičkih sklopova na modularnim supravodljivim kvantnim procesorima nisu ništa drugo nego fancy način da se kaže: treba nam više prostora da bismo uštedjeli na vremenu, ili više vremena da bismo uštedjeli na prostoru, i to je trade-off koji računalni znanstvenici rješavaju od trenutka kad je netko shvatio da memorija nije beskonačna. Mi smo to zvali cache eviction strategijom. Oni to zovu prostorno-vremenskom analizom kvantnih logičkih sklopova. taj problem, druga cijena.

Kad sam devedesetih postavljao prve servere za Kvarner Net, imao sam točno dva izbora: kupiti jači server ili kupiti još jedan server i napisati load balancer. Prvo je bilo skupo, drugo je bilo jeftinije ali kompliciranije. Industrija kvantnog računanja je došla do iste točke, samo što je umjesto load balancera dobila matematički formalizam koji zahtijeva doktorat iz fizike da bi ga se uopće moglo pročitati, a kamoli implementirati.

Scaling up je kao kupiti jedan ogroman server s najboljim procesorom — radi super dok ne udariš u fizičko ograničenje, a onda si jebeno izgubljen jer ne možeš jednostavno dodati još jedan. Scaling out je kao kupiti deset jeftinijih servera i spojiti ih — radi, ali svaka komunikacija između njih košta, i to ne samo u latenciji nego i u energiji, hlađenju i složenosti. Zvuči poznato? Trebalo bi, jer je to ista priča koju je cloud industrija ispričala prije petnaest godina, a prije nje i grid computing, a prije njega klasteri, a prije njih... možete sami nastaviti niz.

Ono što kvantna industrija radi sada je još jedan krug iste igre: uzima problem koji je riješen u klasičnom svijetu, dodaje kvantnu magiju i prodaje kao novu paradigmu. Kompajliranje logičkih sklopova na modularnim procesorima nije ništa novo — to je raspoređivanje poslova na više izvršnih jedinica, problem koji je svaki kompajler rješavao od prvog dana. Razlika je u tome što su ovdje izvršne jedinice kvantne kapije koje rade na temperaturama koje bi većinu hardvera pretvorile u led, a pogreška u jednom modulu može uništiti cijeli izračun ako nije dovoljno dobro izolirana.

Hoće li kvantno računanje ikad postati praktično? Možda. Hoće li riješiti probleme koje klasično računanje ne može? Vjerojatno, za određeni skup problema. Hoće li opravdati investicije koje se u njega ulažu? To je pitanje koje bi trebalo postaviti svakom fondu koji je u zadnjih pet godina uložio u kvantni startup s pitch deckom od četrdeset slajdova i nijednim radnim prototipom. Ali to se neće dogoditi, jer je previše novca već u igri i previše karijera ovisi o tome da se priča nastavi.

Zato ćemo gledati još deset godina znanstvenih radova o modularnim kvantnim procesorima, još dvadeset konferencija o skaliranju, još stotinu startupova koji će prodavati kvantnu konzultantsku maglu. A istina će ostati jednostavna: kvantno računanje je težak problem koji zahtijeva inovacije na razini fizike, ne na razini arhitekture. Modularnost ne rješava problem dekoherencije — samo ga premješta s jednog mjesta na drugo, poput osobe koja preseli svoj nered iz dnevne sobe u spavaću i misli da je pospremila.

Najbolji dio cijele priče? Dok se znanstvenici bore s prostorno-vremenskim troškovima kompajliranja logičkih sklopova, netko će napraviti kvantni algoritam koji će cijeli pristup učiniti zastarjelim. I to je jedina sigurna stvar u cijeloj industriji — da će sutra doći netko s drugačijim pristupom i srušiti današnju pamet. Kvantno računanje nije iznimka od tog pravila. Ono je samo njegova najskuplja potvrda do sada.

Budućnost je stigla. Donijela je račun.

Izvor: arxiv.org