Jedna od glavnih prepreka za dolazak komercijalnog kvantnog računara na tržište jeste smanjenje stope grešaka kubita, analogno stopama grešaka bita u digitalnom svijetu. IBM je, kako se izvještava, postigao napredak u ovoj oblasti pokretanjem svog naprednog algoritma za ispravljanje grešaka na standardnom AMD hardveru.
U radu podnesenom u petak na arXiv, istraživači iz IBM-a naveli su da nisu samo pokrenuli svoj kvantni algoritam na standardnim AMD FPGA čipovima, već je on radio deset puta brže nego što je bilo potrebno da bi držao korak sa kvantnim računarom.
Ovo je značajan proboj u ispravljanju grešaka, što je pola bitke za IBM na putu ka cilju za 2029. godinu – izradi Starling kvantnog računara velikih razmjera, objasnila je Rebecca Krauthamer, izvršna direktorica i suosnivačica QuSecurea, proizvođača rješenja za kvantno-sigurnu bezbjednost u San Mateu, Kalifornija.
„IBM je u oblasti kvantnog računarstva dobro poznat po tome što uvijek ostvaruje svoje planove,“ rekla je za TechNewsWorld. „Ovo je značajno jer izgleda da su godinu dana ispred rasporeda kada je riječ o ispravljanju grešaka.“
Kada je IBM ranije ove godine predstavio svoj novi algoritam za ispravljanje grešaka, predložio je njegovo pokretanje na dekoderu nazvanom BP+OSD. Dekoder je klasični algoritam koji radi paralelno s kvantnim algoritmom. On identifikuje koje korekcije treba primijeniti na osnovu informacija iz kvantnog koda za ispravljanje grešaka.
Postojala su dva problema s tim dekoderom, objasnio je Diego Ruiz, fizičar iz Alice & Bob, proizvođača kvantnih računara otpornog na greške koristeći „cat qubit“ arhitekturu, sa sjedištem u Parizu. „Nije baš precizan, pa vaš kod za ispravljanje grešaka nije tako efikasan kao što bi mogao biti,“ rekao je za TechNewsWorld. „Ali najvažnije, nije bio dovoljno brz, što je veliki problem jer može eksponencijalno usporiti vaš kvantni računar.“
Zatim je IBM predložio upotrebu novog dekodera, nazvanog Relay-BP, koji je tvrdio da je brži i precizniji. „U nedavno objavljenom istraživanju, IBM je zapravo implementirao dekoder na AMD FPGA i otkrio da je zaista dovoljno brz da ne usporava kvantni računar,“ rekao je Ruiz. „Mislim da je ovo važan rezultat jer uklanja jedan potencijalni uski grlo koji je mogao ograničiti efikasnost novih kodova.“
Uloga klasičnih računara u kvantnom napretku
S ovim najnovijim razvojem, IBM potvrđuje da će klasični računari u narednoj budućnosti upravljati i poboljšavati performanse kvantnih računara, istakao je Izhar Medalsy, izvršni direktor Quantum Elementsa, proizvođača AI-native platforme za kvantni hardver u Los Anđelesu. „Korištenje klasičnih računarskih kapaciteta je ključno za napredak kvantnog hardvera,“ rekao je za TechNewsWorld.
„Ovaj najavni događaj samo dodatno naglašava potrebu za augmentacijom kvantnih računara na klasičnim uređajima,“ dodao je. „Ono što ovdje vidimo jeste da smanjenje šuma i poboljšanje performansi kvantnog hardvera zahtijeva inovacije u klasičnim uređajima.“
Rezultat IBM-a pokazuje da klasični hardver sada može simulirati i optimizirati određene tokove rada za ispravljanje kvantnih grešaka za koje se ranije smatralo da zahtijevaju male kvantne procesore, dodao je Simon Fried, potpredsjednik za poslovni razvoj i marketing u Classiqu, developeru softvera za kvantne računare u Tel Avivu, Izrael.
„Efikasno pokretanje QEC algoritma na AMD CPU-ima pokazuje napredak u modeliranju i kontrolnom softveru, a ne u performansama samih kubita,“ rekao je za TechNewsWorld. „Ističe čvršću integraciju između klasičnog i kvantnog sloja, što je ključno za skaliranje.“
Međutim, ne vjeruje da će ovaj novi razvoj direktno ubrzati vremenski okvir hardvera. „Ono što pokazuje jeste da unapređujemo softverski sloj i naše razumijevanje operacija otpornog na greške,“ rekao je.
„Presudni faktori i dalje ostaju vezani za hardver, poput stabilnih logičkih kubita, pragova grešaka i skalabilnih arhitektura,“ nastavio je. „Korisni kvantni računar otpornog na greške do 2029. je moguć, ali i dalje zavisi više od napretka u fizici hardvera nego od rezultata klasične simulacije.“
Kvantni računari 2026?
Roger Grimes, savjetnik za CISO u KnowBe4, provajderu obuke za bezbjednost u Clearwateru, Florida, bio je optimističniji u vezi sa vremenskim okvirom kvantnih računara.
„Vjerujem da će praktični kvantni računari biti dostupni već naredne godine, i svaki dalji napredak u kvantnom računarstvu jedva da zahtijeva ovo IBM-ovo otkriće,“ rekao je za TechNewsWorld. „Ne šteti, ali toliko kvantnih računara dolazi od toliko proizvođača da je ovo jedno poboljšanje samo kap u ogromnoj kanti.“
„Ova nova tehnika je samo jedno poboljšanje u ispravljanju grešaka kvantnih kubita,“ rekao je. „Postoji mnogo drugih.“
„Mislim da ispravljanje grešaka kvantnih kubita na jeftinijim tradicionalnim binarnim čipovima nije loša stvar,“ nastavio je. „Jeftinije je bolje. Ali ne vjerujem da će kompanije koje žele brzo usvojiti najbolje kvantne računare raspravljati o razlikama u cijeni od desetina miliona dolara.“
Luke Yang, analitičar kapitala u Morningstar Research Services u Čikagu, napisao je u istraživačkoj bilješci da mu se dopada produbljivanje partnerstva između IBM-a i AMD-a u kvantnom računarstvu.
„Ima smisla da AMD FPGA čipovi postanu prvi tip čipova uparen s IBM-ovim kvantnim sistemima, jer relativno mali proizvodni obim FPGA čini ih optimalnim za test primjene,“ primijetio je. „FPGA su jeftiniji od posvećenih kvantnih čipova, poput IBM-ovog Herona, ali i dalje mnogo skuplji od uobičajenih CPU ili GPU po jedinici.“
„Dodavanje FPGA u kvantne sisteme je korak u pravom smjeru koji smanjuje ukupne troškove kvantnog računarstva,“ nastavio je. „Ipak, ne vidimo da samo ovo otkriće vodi širokoj komercijalnoj upotrebi kvantnog računarstva, s obzirom na nedostatak komercijalno održivih primjena za postojeću tehnologiju.“
Implikacije za kvantnu bezbjednost
Ovaj razvoj izaziva zabrinutost jer pokazuje put do relevantnosti rješavanjem upornog inženjerskog izazova upravljanja greškama u kvantnom računarstvu, smatra Philip George, izvršni tehnički strateg u Merlin Cyber, provajderu rješenja za sajberbezbjednost, identitet i upravljanje pristupom u Vijeni, Virginia.
„Ključna razlika ovdje je što potencijalno rješenje koristi FPGA čipove koji su uglavnom dostupni i ne zahtijevaju nove proizvodne procese,“ rekao je za TechNewsWorld.
„Ako se ova metoda pokaže održivom, mogli bismo gledati još bliži rok za kriptografski relevantne kvantne računare, koji bi bili dostupni i državama i komercijalnoj upotrebi,“ rekao je. „To znači da i vlada i industrija, u suštini, nemaju dovoljno vremena za značajan napredak u usvajanju novih kvantno-sigurnih standarda.“
Jason Soroko, viši saradnik u Sectigu, globalnom provajderu digitalnih sertifikata, dodao je da pokretanje real-time kvantnog sistema za ispravljanje grešaka na standardnim AMD FPGA signalizira da klasični kontrolni sloj kvantnih sistema sazrijeva i postaje jeftiniji.
„To smanjuje barijere za skaliranje i reprodukciju, približava ove sisteme običnim data centrima i širi lanac snabdijevanja hardverom preko široko korišćenih komponenti,“ rekao je za TechNewsWorld. „Ohrabruje kratkoročni napredak ka stabilnijim kubitima i za IBM-ovo ostvarivanje plana, ali ne mijenja sliku rizika u skorijem periodu u vezi s probijanjem današnje enkripcije.“
„Priča o bezbjednosti, međutim, brzo se mijenja kada kontrola pređe na standardnu opremu, jer se površina napada širi izvan specijalizovane elektronike u firmware, drajvere, orkestracioni softver i fizičke interfejse koji povezuju rackove s kriogeničkim uređajima,“ objasnio je.
„IBM-ova najava je najnoviji razvoj u, kako se čini, neprekidnom nizu signala o tome koliko brzo kvantno računarstvo napreduje, od NIST-ovih smjernica za post-kvantnu sajberbezbjednost do smjernica CIO-a Ministarstva odbrane,“ dodala je Krauthamer iz QuSecurea.
„Ono što je nekada bilo rijetko signaliziranje o nadolazećoj prijetnji, sada postaje vrlo gusto i pojavljuje se sedmično,“ nastavila je. „Vremenski okviri se ubrzavaju za dan kada kvantni računar može probiti sve postojeće sisteme javnih ključeva, što znači da više od 20 milijardi uređaja mora biti migrirano na post-kvantnu enkripciju u samo nekoliko godina.
(TechNewsWorld)
