Νέα ανάλυση δείχνει ότι τα αποτελέσματα των περισσότερων επιστημονικών δημοσιεύσεων που αφορούν την πρόοδο στους κβαντικούς υπολογιστές δεν μπορούν να αναπαραχθούν. Το εύρημα αυτό ενδέχεται να πλήξει την αξιοπιστία ορισμένων επιτευγμάτων που έχει προβάλει τα τελευταία χρόνια ο κλάδος της κβαντικής υπολογιστικής, ανοίγοντας μια κρίση αναπαραγωγιμότητας σε έναν ταχέως αναπτυσσόμενο τομέα.
Υπάρχουν λίγα προβλήματα που οι ερευνητές θεωρούν βέβαιο ότι μπορεί να λύσει μόνο ένας κβαντικός υπολογιστής. Όμως, το σε τι άλλο θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν αυτά τα μηχανήματα παραμένει ανοιχτό ερώτημα. Καθώς το υλικό των κβαντικών υπολογιστών βελτιώνεται ραγδαία τα τελευταία χρόνια, ερευνητές σε όλο τον κόσμο εξετάζουν πολλές πιθανές χρήσεις, από την προσομοίωση μορίων έως τη βελτιστοποίηση της αεροπορικής εφοδιαστικής. Για να αξιοποιηθούν όμως αυτές οι εφαρμογές στην πράξη, θα πρέπει να λειτουργούν σε πολλούς διαφορετικούς κβαντικούς υπολογιστές. Γι’ αυτό και κάθε επίδειξη μιας πραγματικά χρήσιμης δυνατότητας πρέπει να είναι αναπαραγώγιμη.
Οι κβαντικοί υπολογιστές είναι επιτέλους εδώ, αλλά θα γίνουν ποτέ χρήσιμοι;
Ο Wolfgang Mauerer από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο Εφαρμοσμένων Επιστημών του Regensburg στη Γερμανία και οι συνεργάτες του αξιολόγησαν τώρα χιλιάδες επιστημονικές εργασίες για την κβαντική υπολογιστική και διαπίστωσαν ότι, στην παρούσα φάση, οι περισσότερες δεν μπορούν να αναπαραχθούν.
Η ανάλυσή τους έγινε σε δύο μέρη. Αρχικά, αξιολόγησαν χειροκίνητα ένα επιλεγμένο δείγμα 127 άρθρων από τα τελευταία πέντε χρόνια. Στη συνέχεια, χρησιμοποίησαν πρόγραμμα υπολογιστή για να αυτοματοποιήσουν και να γενικεύσουν την ανάλυση σε 4966 άρθρα.
Για να κρίνει την αναπαραγωγιμότητα των αποτελεσμάτων κάθε εργασίας, η ομάδα χρησιμοποίησε πέντε κριτήρια. Τα τρία πρώτα εξέταζαν αν η εργασία περιλάμβανε κώδικα που μπορούσε να τρέξει σε ανεξάρτητο κβαντικό υπολογιστή και πόσες οδηγίες και πόση τεκμηρίωση υπήρχαν για τη διαδικασία. Το επόμενο κριτήριο αξιολογούσε τις διαθέσιμες πληροφορίες για το υλικό. Τέλος, η ομάδα έλεγξε αν το πρόγραμμα κβαντικής υπολογιστικής που δόθηκε μπορούσε να εκτελεστεί χωρίς σφάλματα.
Ανάμεσα στις 127 εργασίες που ανέλυσε χειροκίνητα η ομάδα, μόλις το 24,4% παρείχε κώδικα που θα μπορούσαν έστω να δοκιμάσουν να τρέξουν και το 64,5% αυτού του κώδικα δεν εκτελέστηκε επιτυχώς. Η μεγαλύτερη, αυτοματοποιημένη ανάλυση δεν περιλάμβανε βήμα εκτέλεσης, αλλά κατέληξε επίσης ότι μόνο το 26,8% σχεδόν 5.000 άρθρων παρείχε αρκετές πληροφορίες ώστε να επιχειρηθεί αναπαραγωγή.
Σε σύγκριση με τα πρότυπα των παραδοσιακών μελετών στην πληροφορική, αυτό είναι ένα μάλλον αρνητικό αποτέλεσμα, λέει ο Mauerer. «Κάναμε μια μελέτη μικρότερης κλίμακας πριν από τέσσερα ή πέντε χρόνια και ήδη τότε διαπιστώσαμε ότι η κατάσταση είναι κακή, αλλά δεν βελτιώθηκε πραγματικά με τον χρόνο», λέει. «Πιστεύαμε ότι μέχρι τώρα οι αριθμοί θα ήταν καλύτεροι».
Κατά την άποψή του, ένας βασικός λόγος γι’ αυτό το εύρημα είναι η μεταβλητότητα και η ασυνέπεια του υλικού των κβαντικών υπολογιστών, που βρίσκεται ακόμη σε φάση ωρίμανσης. Στους συμβατικούς υπολογιστές, οι ερευνητές μπορούν να κινούνται σε πολύ αφηρημένο επίπεδο, περιγράφοντας και γράφοντας κώδικα χωρίς να ανησυχούν αν τα φυσικά χαρακτηριστικά του υπολογιστή τους μπορεί να αλλάξουν από τη μια μέρα στην άλλη. Αυτό δεν ισχύει για τους κβαντικούς υπολογιστές που υπάρχουν σήμερα και στους οποίους μπορεί, για παράδειγμα, να έχει κανείς πρόσβαση μέσω του cloud, λέει ο Mauerer. «Δεν θέλω να αποδώσω την έλλειψη αναπαραγωγιμότητας, ας πούμε, σε κάποια οκνηρία των συγγραφέων ή σε έλλειψη απαιτήσεων από την κοινότητα. Οι κβαντικές μηχανές από μόνες τους παρουσιάζουν ασυνήθιστα μεγάλη μεταβλητότητα», λέει.
Οι κβαντικοί υπολογιστές βρίσκονται στο όριο να αποκαλύψουν νέα σωματιδιακή φυσική
«Το λογισμικό, ειδικά σε έναν ταχέως εξελισσόμενο τομέα όπως η κβαντική υπολογιστική, είναι κάτι ζωντανό και χρειάζεται κοινότητες συντηρητών», λέει ο William Zeng από το Unitary Foundation, έναν μη κερδοσκοπικό οργανισμό για την κβαντική τεχνολογία. Όπως λέει, δεν αιφνιδιάστηκε από τα αποτελέσματα της ανάλυσης, αλλά εκτιμά ότι ένας συνδυασμός συλλογικών προσπαθειών και της χρήσης AI agents για προγραμματισμό θα βελτιώσει την κατάσταση στο μέλλον. «Το [agentic coding] ήδη κάνει ευκολότερη τη δημιουργία κώδικα απευθείας από το αποτέλεσμα μιας εργασίας, ο οποίος χρησιμοποιείται για αναπαραγωγή», λέει.
Ο Fred Chong από το Πανεπιστήμιο του Σικάγο λέει ότι δεν ανησυχεί ιδιαίτερα για τη νέα ανάλυση. «Η κβαντική υπολογιστική και τα συστήματα λογισμικού βρίσκονται στα πρώτα τους βήματα και αλλάζουν γρήγορα. Η αναπαραγωγιμότητα αποκτά μεγαλύτερη προτεραιότητα όσο ωριμάζει ο τομέας», λέει. Για παράδειγμα, στην κλασική πληροφορική χρειάστηκαν δεκαετίες για να αρχίσουν οι ερευνητές να απαιτούν ο ένας από τον άλλο πρότυπα αναπαραγωγής. «Ίσως αυτή τη στιγμή η καινοτομία να είναι πιο σημαντική [για την κβαντική υπολογιστική] από ό,τι η αναπαραγώγιμη υποδομή», λέει ο Chong.
Ωστόσο, υπάρχει ήδη διάθεση από την πλευρά των ερευνητών της κβαντικής υπολογιστικής να γίνουν αλλαγές προς το καλύτερο. Μέχρι στιγμής, η ανταπόκριση στη νέα μελέτη ήταν θετική, λέει ο Ralf Ramsauer, επίσης από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο Εφαρμοσμένων Επιστημών του Regensburg και μέλος της ομάδας. Όπως σημειώνει, οι ερευνητές θα πρέπει να αρχίζουν να σκέφτονται την αναπαραγωγιμότητα από την αρχή κάθε πειράματος και, αν δεν ξέρουν από πού να ξεκινήσουν, η μελέτη της ομάδας προσφέρει ένα πρότυπο για τη δημιουργία ενός πακέτου αναπαραγωγιμότητας.
arXiv DOI: 10.48550/arXiv.2607.08348
Το παρόν κείμενο δημιουργήθηκε με τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης.
