roku komputery dysponowały mocą obliczeniową rzędu 10 tysięcy FLOP-ów. W 2015 roku ta wartość osiągnęła biliard FLOP-ów. Oznacza to bilionkrotny wzrost wydajności. To jest najważniejsza siła napędzająca rozwój technologii.
Mimo to w ciągu ostatnich kilku lat obserwujemy, że prawo Moore’a zaczyna tracić moc obowiązującą. Przyczyną są prawa fizyki. Rosnącą wydajność układów półprzewodnikowych osiągano dzięki zmniejszaniu odległości pomiędzy tranzystorami, dzięki czemu w chipie można było upakować ich coraz więcej. W 1971 roku ta odległość wynosiła 10 tysięcy nanometrów, w 2000 – w przybliżeniu 100. Natomiast dzisiaj w produkcji chipów dochodzimy do wymiaru 5 nanometrów i tu właśnie zaczynają się problemy. W tak mikroskopowej skali elektrony zaczynają tunelować, przez co układ traci swoją zdolność do prawidłowego wykonywania obliczeń. Jest to zatem nieprzekraczalna – wynikająca z praw fizyki – granica niepozwalająca na dalsze zmniejszanie wielkości tranzystorów – łabędzia pieśń prawa Moore’a.
A może jednak nie.
„Prawo Moore’a nie było pierwszym, ale piątym paradygmatem określającym coraz korzystniejszy stosunek ceny do wydajności” – napisał Ray Kurzweil w The Law of Accelerating Returns (Prawie przyspieszającego rozwoju). „Moc maszyn obliczeniowych (w jednostce czasu) ulega stałemu zwielokrotnieniu, poczynając od pierwszych mechanicznych urządzeń obliczeniowych używanych podczas amerykańskiego spisu powszechnego w 1890 roku przez bazującą na przekaźnikach maszynę Robinson skonstruowaną przez Alana Turinga, dzięki której udało się złamać szyfr nazistowskiej Enigmy, lampowy komputer CBS, który przewidział wybór Eisenhowera na prezydenta Stanów Zjednoczonych, tranzystorowe maszyny wykorzystywane podczas pierwszych lotów w kosmos, na komputerze osobistym zbudowanym z użyciem układów scalonych, na którym napisałem ten tekst, kończąc”.
Kurzweil twierdzi, że za każdym razem, kiedy szybko rozwijająca się technologia osiąga kres swoich możliwości, pojawia się inna, która zajmuje jej miejsce. Tak samo będzie z tranzystorami. Obecnie istnieje kilka rozwiązań kwestii związanych z tym, że prawo Moore’a przestaje obowiązywać. Rozważane jest użycie materiałów alternatywnych i zastąpienie układów krzemowych nanorurkami węglowymi, co pozwoli na szybsze przełączanie i lepsze odprowadzanie ciepła. Na etapie prac przygotowawczych są również nowatorskie projekty, między innymi trójwymiarowe układy scalone, które znacznie zwiększą dostępną powierzchnię układów. Pojawiają się również wyspecjalizowane chipy o ograniczonej funkcjonalności, działające za to z ogromną prędkością. A12 Bionic, układ niedawno wyprodukowany przez Apple’a, ma na przykład osobną jednostkę odpowiadającą za sztuczną inteligencję, działającą z oszałamiającą prędkością 9 bilionów operacji na sekundę.
Wszystkie te rozwiązania bledną jednak w porównaniu z komputerami kwantowymi.
W 2002 roku Geordie Rose, założyciel D-Wave, jednej z pierwszych firm zajmujących się komputerami kwantowymi, zaproponował nową wersję prawa Moore’a, uwzględniającą technologię kwantową nazwaną prawem Rose’a. Koncepcja jest podobna – liczba kubitów w komputerze kwantowym podwaja się co rok. Prawo Rose’a zostało jednak nazwane „prawem Moore’a na sterydach”, bowiem kubity w stanie superpozycji mają znacznie większą moc obliczeniową niż binarne bity w tranzystorach. Ujmijmy to w ten sposób: komputer o 50 kubitach ma 16 petabajtów pojemności. To naprawdę dużo miejsca. Gdyby był to iPod, zmieściłoby się w nim 5 miliardów piosenek. Zwiększmy jednak tę liczbę o zaledwie 30 kubitów, a znajdziemy się w zupełnie innym miejscu. Jeśli każdy atom we wszechświecie byłby zdolny do zapisania jednego bitu informacji, komputer o 80 kubitach mógłby przechować więcej danych niż wszystkie atomy we wszechświecie.
Z tego samego powodu tak naprawdę nie jesteśmy pewni, jakie innowacje pojawią się z chwilą, kiedy technologia komputerów kwantowych osiągnie wystarczającą dojrzałość. To, co już wiemy, wygląda jednak bardzo obiecująco. Ponieważ chemia i fizyka bazują na procesach kwantowych, technologia obliczeniowa oparta na kubitach da początek czemuś, co Simon Benjamin z Uniwersytetu Oksfordzkiego nazwał „złotym wiekiem odkryć w obszarze nowych materiałów, nowych substancji chemicznych i nowych leków”. Wzmocni ona ponadto sztuczną inteligencję, nada nowe oblicze cyberbezpieczeństwu i pozwoli nam na prowadzenie symulacji niebywale złożonych systemów.
W jaki sposób komputery kwantowe pomogą nam na przykład przy opracowywaniu nowych leków?
Chad Rigetii wyjaśnił to następująco: „[Technologia] całkowicie zmienia ekonomikę prac badawczo-rozwojowych. Powiedzmy, że ktoś próbuje opracować nowy lek na raka. Zamiast budować laboratorium eksperymentalne dużej skali, w którym w próbówkach będzie się badać właściwości setek tysięcy związków chemicznych, sporą część tych badań będzie można przeprowadzić za pomocą komputera”. Mówiąc inaczej, dystans pomiędzy świetnym pomysłem a nowym lekiem dostępnym w aptekach znacznie się skróci.
Co istotne, wszyscy mogą wziąć w tym udział. Komputery kwantowe są już dzisiaj dostępne dla szerokiego grona użytkowników. Wystarczy wejść na stronę Rigetti Computing (pod adresem www.rigetti.com) i pobrać Forest – opracowany przez firmę zestaw narzędzi kwantowych. Zapewnia on przyjazny dla użytkowników interfejs do kwantowego świata. Za jego pomocą niemal każdy człowiek jest w stanie napisać program, który będzie można uruchomić na należącym do firmy Rigetti komputerze z 32 kubitami. Napisano już i uruchomiono ponad 120 milionów takich programów.
Opracowanie łatwego w użyciu interfejsu pozwalającego na korzystanie z komputerów kwantowych stanowi punkt zwrotny o kluczowym znaczeniu. Być może nawet najważniejszy punkt zwrotny, ale to wymaga kilku dodatkowych wyjaśnień.
W książce Śmiało! opisaliśmy „Sześć D wykładniczych technologii”, czyli kolejne etapy cyklu wzrostu tych technologii – digitalizację, decepcję, dysrupcję, demonetyzację, dematerializację i demokratyzację. Każdy z nich stanowi istotną fazę w procesie rozwoju wykładniczych technologii – prowadzi do gwałtownych wstrząsów i tworzy ogromne możliwości. Zrozumienie, na czym polegają poszczególne etapy, będzie nieodzowne do zrozumienia ewolucji komputerów kwantowych (i innych technologii, o których będziemy tu mówić), warto zatem poświęcić chwilę na ich przypomnienie.
Digitalizacja
Z chwilą kiedy technologia staje się cyfrowa, co oznacza, że można ją zapisać za pomocą zer i jedynek kodu dwójkowego, korzysta z dobrodziejstwa prawa Moore’a i zaczyna pędzić w tempie wykładniczym. Niedługo, kiedy technologia stanie się kwantowa, spożytkuje prawo Rose’a i przyspieszy jeszcze bardziej.
Decepcja
Wykładnicze technologie zazwyczaj robią sporo szumu podczas swojej premiery. Ponieważ ich rozwój na początku przebiega raczej wolno (kiedy przedstawi się go na wykresie, kilka pierwszych podwojeń wypada znacznie poniżej 1), przez długi czas nie są one w stanie spełnić wygórowanych oczekiwań. Pomyślmy o pierwszym okresie istnienia bitcoinów. Wówczas większość ludzi była przekonana, że kryptowaluty to nowa zabawka dla supergeeków albo dobry sposób na kupienie narkotyków przez internet. Dzisiaj zmieniają one oblicze rynków finansowych. To doskonały przykład fazy decepcyjnej.
Dysrupcja
Obserwujemy ją, kiedy szybko rozwijające się technologie zaczynają realnie oddziaływać na świat, kiedy dokonują rewolucyjnych zmian istniejących produktów, usług,
