74/99 – Kwantowy Mur Berliński. O polskiej walce o technologiczną suwerenność. Piotr Gawron – CAMK PAN/AGH, Tomasz Ćwik, Rafał Pracht – finQbit

Kiedy słyszymy o komputerach kwantowych, umysł podsuwa obrazy rodem z science-fiction: wszechmocne maszyny łamiące szyfry w sekundę i rozwiązujące największe zagadki ludzkości. To potężna wizja, ale, jak to często bywa, myląca. Zaskoczyło mnie, jak szybko moi goście – Tomasz Ćwik, Rafał Pracht z finQbit oraz dr hab. inż. Piotr Gawron, informatyk kwantowy z CAMK PAN i AGH – sprowadzili mnie na ziemię. A potem pokazali, że rzeczywistość jest o wiele ciekawsza niż medialne uproszczenia.

Nasza rozmowa przybrała formę, jakiej szukam w podcaście – spotkania ludzi autentycznie ciekawych świata i siebie nawzajem. Zaczęliśmy od próby wytłumaczenia technologii kwantowej „cioci przy wigilijnym stole”, co skończyło się błyskotliwym stwierdzeniem Piotra:

„Niestety nie da się wytłumaczyć mechaniki kwantowej bez wzorów. To po prostu nie ma sensu, to jest jedynie bełkot, a nie język”.

To zdanie ustawiło całą dyskusję. Zamiast karmić się uproszczeniami, zanurzyliśmy się w świat wyzwań i fascynujących możliwości.

Kubit, czyli ściemnialny włącznik? O oswajaniu kwantowej bestii

Byłem pod wrażeniem, jak moi goście rozprawiali się z popularnymi mitami. Kubit nie jest „zerem i jedynką jednocześnie”. Tomasz zaproponował znacznie lepszą metaforę: to „old-schoolowy włącznik, gdzie możemy sobie ściemniać i rozjaśniać to światło”. Ten obraz pokazuje sedno – stan superpozycji, czyli przestrzeń możliwości, a nie binarną pewność.

Piotr Gawron otwarcie przyznał, że komputery kwantowe, które mamy dzisiaj, są w dużej mierze „bezużyteczne” w komercyjnym sensie. To nie jest powód do rozpaczy. To kluczowy etap. Są to bezcenne urządzenia badawcze i dydaktyczne – piaskownice, w których uczymy się nowego paradygmatu myślenia i programowania. Bez nich nie zbudujemy kadr ani oprogramowania, które za kilka lat może stać się fundamentem nowej gospodarki.

Od amoniaku po klimat. Gdzie kwantowa rewolucja wydarzy się naprawdę?

Największe wrażenie zrobiły na mnie konkretne przykłady zastosowań. Rafał Pracht przytoczył proces produkcji amoniaku, który pochłania 7-8% światowej energii.

„Wiemy, że ten proces da się zrobić taniej, ale nie wiemy jak. I komputer kwantowy może nam pomóc zasymulować…”

To zdanie pokazuje potęgę tej technologii: rozwiązywanie problemów, które dla klasycznych superkomputerów są zbyt złożone i energochłonne. Symulacja prostej cząsteczki wody, jak wyjaśnił Tomasz, wymaga dziś „spalania ton węgla”. Komputery kwantowe obiecują tu energetyczną przewagę.

Cztery kluczowe obszary, które zdefiniowali goście, to chemia i farmacja, finanse oraz cyberbezpieczeństwo. Ale zaskoczyło mnie, jak daleko sięgają te horyzonty. Piotr wspomniał o brytyjskich badaniach nad kwantowymi modelami językowymi, które mogą pozwolić przyszłym LLM-om lepiej rozumieć semantykę i tłumaczyć poezję. Okazuje się, że to samo zdanie w różnych językach odpowiada „temu samemu, albo bardzo podobnemu, obwodowi kwantowemu”. Niesamowite.

Co więcej, Piotr w KP Labs pracuje nad wykorzystaniem kwantowego uczenia maszynowego do analizy danych satelitarnych, by ocenić zmiany klimatyczne, np. wykrywając ulatniający się metan…

Polska w kwantowym wyścigu. Mamy Teslę, ale brakuje nam autostrad

Ten wątek wzbudził we mnie najwięcej emocji. Mamy w Polsce światowej klasy specjalistów, takich jak prof. Ekert czy rodzina Horodeckich. Mamy aktywne projekty i dostęp do europejskiej infrastruktury. A jednak, jak gorzko podsumował Tomasz:

„Mamy strategię dla AI jako kraj, ale nie mamy strategii dla rozwoju technologii kwantowych. […] jeżeli się, mówiąc kolokwialnie, nie ogarniemy jako kraj… to ten pociąg nam odjedzie”.

Ten cytat to sedno problemu. Mamy genialnych inżynierów i naukowców, ale brakuje systemowego wsparcia, finansowania i przyjaznego ekosystemu. Piotr zakończył rozmowę mocnym, społecznym postulatem, który wykracza daleko poza technologię. Potrzebujemy nie tylko pieniędzy, ale „przyjaznego kraju, do którego mogą przyjechać ludzie z różnych części świata”, z funkcjonującą ochroną zdrowia i mniejszą biurokracją.

Ta rozmowa uświadomiła mi, że wyścig technologiczny to nie tylko kwestia kubitów i algorytmów. To przede wszystkim kwestia ludzi, chęci, planu i wspólnego działania.

Dlaczego warto wysłuchać tego odcinka w całości?

1. Zrozumiesz, czym naprawdę jest komputer kwantowy. Pozbędziesz się medialnych uproszczeń i poznasz fascynującą prawdę o technologii, która nie jest science fiction, ale wymaga zupełnie nowego sposobu myślenia.
2. Odkryjesz zaskakujące zastosowania. Dowiesz się, jak kwanty mogą zrewolucjonizować produkcję nawozów, projektowanie leków, a nawet pomóc w walce ze zmianami klimatycznymi i sprawić, że AI zacznie rozumieć poezję.
3. Poznasz gorzką prawdę o polskim potencjale. Usłyszysz od najlepszych ekspertów, dlaczego Polska, mimo posiadania światowej klasy talentów, może przegapić jedną z największych rewolucji technologicznych XXI wieku.

Pytania do dyskusji 

1. Piotr Gawron stwierdził, że potrzebujemy „przyjaznego kraju”, aby przyciągnąć talenty. Czy uważasz, że problemy społeczne, takie jak ochrona zdrowia czy biurokracja, są dziś większą barierą dla rozwoju polskiej technologii niż brak funduszy?
2. Czy Polska powinna zainwestować miliardy w budowę własnego hardware’u kwantowego, ryzykując porażkę, czy skupić się wyłącznie na bezpieczniejszej niszy oprogramowania?
3. Goście podkreślają, że bez matematyki nie da się zrozumieć mechaniki kwantowej. Czy w takim razie popularyzacja tej nauki wśród ogółu społeczeństwa ma w ogóle sens, czy jest tylko tworzeniem złudnego poczucia wiedzy?

—

Masz chwilę? Jeśli podoba Ci się 99 Twarzy AI, zostaw ocenę i recenzję – dzięki temu możemy docierać do jeszcze większej liczby słuchaczy!

Dobrego dnia i niech #AI będzie z Wami wszystkimi!

Transkrypcja rozmowy

Disclaimer. Droga Czytelniczko, Drogi Czytelniku – mała uwaga dotycząca transkrypcji rozmowy. Jak się pewnie domyślasz – transkrypcja została przygotowana z wykorzystaniem magii LLM. Proszę o wyrozumiałość, gdyby pojawiły się w niej niewielkie błędy, literówki, etc. Żeby mieć pewność co do wszystkich wypowiedzi – polecam posłuchać, zamiast czytać. Ukłony.

Karol
Panowie, witam was serdecznie. 99 twarzy AI, a może nie AI, nie sztucznej inteligencji, tylko komputerów kwantowych. Dzisiaj moimi i waszymi gośćmi jest the cream of the crop polskiej nauki i wiedzy o technologiach kwantowych. Tomek, Rafał, Piotrek, witajcie panowie.

Tomasz
Dziękujemy za zaproszenie. Postaramy się dzisiaj odpowiedzieć, jak Quantum łączy się z AI i czy w ogóle się łączy. Myślę, że mamy tutaj dobre grono i dobrych rozmówców, żeby ten temat pogłębić.

Karol
Panowie, ale zanim przejdziemy do rozmowy, przedstawcie się proszę. Powiedzcie, co robicie, kim jesteście, co was kręci, jakie książki czytacie i czego uczycie?

Tomasz
Na co dzień, razem z obecnym tu Rafałem, prowadzę startup finQbit, gdzie zajmujemy się aplikacją rozwiązań kwantowych i nie tylko w sektorze finansowym. Jakie książki czytam? Bardzo różne, od czysto biznesowych po filozoficzne. Ostatnio ciekawą książką, jaką przeczytałem, był chociażby „Nexus” profesora Harariego. Zaraz po tym, jak skończyłem czytać, zobaczyłem w wiadomościach, że właściwie wszystko, o czym pisał, zaczyna się spełniać, więc polecam wszystkim.

Piotr
Ja się nazywam Piotr Gawron, jestem informatykiem kwantowym, który pracuje z komputerami kwantowymi od bardzo dawna. Początkowo oczywiście nie istniały, więc to były wirtualne komputery kwantowe. Pracuję w Centrum Astronomicznym Mikołaja Kopernika w Polskiej Akademii Nauk w Warszawie. Pracuję w Centrum Sztucznej Inteligencji na AGH. Współpracuję z Instytutem Informatyki Teoretycznej i Stosowanej Polskiej Akademii Nauk, de facto moim alma mater, chociaż to nie jest uczelnia, miejscu, gdzie spędziłem 18 lat. Współpracuję jeszcze z dwoma firmami: KP Labs w moich rodzinnych Gliwicach i Ethos tutaj, w Warszawie.

Rafał
Nazywam się Rafał Pracht. Od prawie 20 lat zajmuję się matematyką finansową i zagadnieniami związanymi z finansami. Pracowałem w wielu instytucjach, takich jak Moody’s Analytics czy w bankach na całym świecie. Od 2018 roku zainteresowałem się komputerami kwantowymi, skończyłem program na MIT i od tego momentu staram się połączyć komputery kwantowe oraz finanse. Teraz, razem z Tomkiem, próbujemy pokazać przewagę kwantową właśnie w dziedzinie finansów. Jeżeli chodzi o książki, to czytam bardzo dużo i ciężko byłoby zasugerować coś konkretnego. Natomiast z książek, które zawsze polecam i która może być ciekawa, bo mało osób patrzy na tę stronę, jest „Business Dynamics” z MIT, gdzie matematycy przy pomocy równań różniczkowych tłumaczą i modelują biznes. I to naprawdę fajne rzeczy biznesowe, jak na przykład działanie rafinerii ropy naftowej, czy jak budowa autostrad wpływa na korki i dlaczego to, że budujemy autostrady, wcale nie powoduje, że te korki znikają. To wszystko da się bardzo ładnie opisać właśnie równaniami różniczkowymi. Bardzo ciekawa książka, polecam.

Karol
Cieszę się ogromnie. Rafał, muszę się jednak do czegoś przyznać. Skończyłem klasę o profilu mat-fiz i do tej pory nie rozumiem, na czym polega rachunek różniczkowy. Niestety. Chociaż mam serdecznego kumpla, Michała Prządkę – jeżeli tego słuchasz, pozdrawiam cię serdecznie – który spędził ostatnie dwa lata, żeby ten rachunek różniczkowy zrozumieć.

Rafał
To jest bardzo dobra koncepcja, bo tak naprawdę rachunek różniczkowy jest wykorzystywany wszędzie. Wszędzie wokół nas. Nie ma przyrządu fizycznego, którego używamy, w którym nie byłoby w jakiś sposób zapisane równanie różniczkowe, czy to cząstkowe, czy zwyczajne.

Tomasz
Rafał generalnie nie czyta książek, w których nie ma wzorów, więc jeżeli chcesz przeczytać jego rekomendacje, to polecam najpierw zrozumieć, o czym one są.

Piotr
To może ja się wtrącę, jeśli mogę, bo nie powiedziałem o książkach. Największe dzieło, jakie na mnie ostatnio wpłynęło, to jest „Disco Elysium”. To nie jest książka, tylko gra, ale tak naprawdę jest to powieść interaktywna i jestem wielkim fanem ludzi, którzy to stworzyli, bo są naprawdę mądrzy. Ale jeżeli chodzi o wzory i książki, to tu jest problem. Jeżeli mówimy o książkach naukowych, to książki naukowe bez wzorów moim zdaniem nie mają sensu. Mogą mieć pewien sens, ale niestety nie da się wytłumaczyć, szczególnie mechaniki kwantowej, bez wzorów. To po prostu jest bełkot, a nie…

Karol
To mam pewien challenge dla nas. Kupiłem jakiś czas temu książkę, która miała wytłumaczyć sztuczną inteligencję za pomocą wzorów. Ja z tych wzorów naprawdę nic nie rozumiem. Próbowałem, ale nie rozumiem. Mam dla was pewien challenge, ponieważ jestem człowiekiem, który uczy się albo eksperymentując i testując, albo obserwując swego rodzaju role models, procesy i zachowania. Spróbujcie mi wytłumaczyć, na czym polega i w jaki sposób działa komputer kwantowy, co można z nim zrobić, ale językiem zrozumiałym dla ciotki siedzącej przy wigilijnym stole?

Piotr
Może tak, to ja bym zaczął od tego: ciociu, serniczek z rodzynkami czy bez? To jest niewątpliwie, jak już mówiłem, przynajmniej dla mnie niemożliwe. Zacznę od tego, że niemożliwe, ale nie znaczy, że nie należy próbować. Po pierwsze, z moimi współpracownikami zrobiliśmy komiks, który tłumaczy informatykę kwantową już 10 lat temu. Został on wydany i jedno z pierwszych zdań brzmi: ponieważ nie umiemy wytłumaczyć komputerów kwantowych w sposób czysto fabularny, to tutaj jest kilkanaście stron matematyki, które tłumaczą podstawy obliczeń kwantowych. Językiem zrozumiałym dla bardzo sprytnego licealisty z mat-fizu albo studenta pierwszego roku studiów technicznych bądź przyrodniczych, gdzie jest trochę matematyki. Bo język obliczeń kwantowych tak naprawdę zaczyna się od macierzy, czyli sposobu wyrażenia funkcji liniowych pewnego typu. Ale dobrze, to jest jeszcze taki niszowy żart. Jeżeli już miałby być żart, to obliczenia kwantowe są jak aikido, które kiedyś ćwiczyłem i bardzo lubię. To jest dużo obrotów, a potem rzut. Jak ktoś zna obydwie dziedziny, to zrozumie ten żart, inaczej kompletnie nie ma sensu.

Karol
Dobrze, tyle teorii, przejdźmy do aplikacji.

Piotr
Dobrze, aplikacje to jest jeszcze trudniej. Komputery kwantowe to są takie malutkie urządzenia – są duże, ale w środku mają urządzenia, w których możemy stworzyć kawałek wszechświata odseparowany od naszej rzeczywistości, na ile tylko możemy. Naszym celem jest jego odseparowanie, bo jeżeli go nie odseparujemy, to ten komputer kwantowy staje się bezużyteczny. Robimy wszystko, żeby go odseparować, żeby nie wiedzieć, co jest w środku, ale móc tym sterować. Przez chwilę musimy odseparować układ od świata, wysterować nim, ale nie możemy dowiedzieć się, co jest w środku. A potem mamy się dowiedzieć, co jest w środku – i to jest pomiar. Jak to możemy zastosować? Pierwsze wiarygodne zastosowanie, które prawdopodobnie nadejdzie szybko, to chemia. Chemia kwantowa, chemia obliczeniowa. Ja nie jestem chemikiem, więc mało się na tym znam, ale żeby poznać strukturę elektronową jakiejś cząsteczki, ludzie puszczają gigantyczne obliczenia na gigantycznych komputerach i spalają, w polskim przypadku głównie węgiel, żeby to zrozumieć, policzyć energię oddziaływań, zobaczyć, jak ta cząsteczka rzeczywiście wygląda w środku, jakie ma własności, z czym będzie reagować. Niestety, mamy taki problem, że jak ta cząsteczka nam rośnie, to ilość komputerów, które potrzebujemy, żeby ją obliczyć, rośnie wykładniczo. To jest troszeczkę kłamstwo, ale powiedzmy, że jak dodajemy kolejny atom, to musimy dorzucić drugie centrum obliczeniowe. Jak jeszcze kolejny, to dwa następne centra. Jak jeszcze kolejny, to cztery następne centra i tak dalej. To jest niemożliwe, są gigantyczne ograniczenia. Ale tak się składa, że akurat chemia jest opisywana przez tę samą fizykę, czy matematykę, co komputery kwantowe. Możemy więc zamapować zjawiska kwantowe, które zachodzą w takich cząsteczkach, na układy kwantowe, które są komputerami. Co ciekawe, cząsteczki nie możemy kontrolować, bo wykonywanie bardzo precyzyjnego eksperymentu na jednej cząsteczce w laboratorium jest raczej trudne. Natomiast komputer kwantowy jest sterowalny, więc po prostu przepisujemy równania opisujące zachowanie tej cząsteczki na komputer kwantowy. Robimy eksperymenty in silico, czyli na komputerze, i uzyskujemy wyniki, które mogą być użyteczne do zrozumienia tego, co się dzieje w danej cząsteczce. I co ważne, w momencie kiedy dodajemy ten kolejny atom, to potrzebujemy tylko troszeczkę rozszerzyć nasz komputer kwantowy, a nie dodawać kolejne centrum obliczeniowe.

Tomasz

To w idei. Uzupełniając odnośnie węgla wspomnianego przez Piotra i chemii, żeby zobrazować słuchaczom: jeżeli chcemy w pełni zasymulować, jak zachowują się elektrony w cząsteczce chociażby wody, to naprawdę potrzebujemy superkomputera. Przy kilkudziesięciu elektronach to już jest naprawdę wyczyn dla klasycznego komputera. Więc my, jako ludzie, mając genialną technologię, gdzie teraz wszyscy zachwycają się GenAI i mamy olbrzymie centra danych, tak naprawdę, jeżeli chcemy symulować świat kwantowy, ograniczamy się do cząsteczki wody, spalając przy tym tony węgla, stosując analogię Piotra. Na komputerze kwantowym to nie jest ograniczeniem. Tak jak Piotr powiedział, natura komputera kwantowego jest kwantowa i natura chemii, jak zaglądamy coraz głębiej, też jest kwantowa, więc idealnie do siebie pasują. Przez co skalowanie komputera kwantowego jest o wiele prostsze niż w przypadku klasycznych komputerów. W przypadku chemii mamy olbrzymie ograniczenie, jeżeli chodzi o precyzyjną symulację cząstek, jeżeli mówimy o faktycznym rozwiązaniu równań Schrödingera, a nie przybliżonym. Bo przybliżenie sprawia, że później leki są, jakie są, bazują na jakichś przybliżeniach, średnich, na jednego działają lepiej, na innego gorzej. A o lekach mówię nie przez przypadek, bo chociażby interakcje białek z lekami to jedna z dziedzin, gdzie komputery kwantowe są stosowane, a przynajmniej są próby ich aplikacji.

Rafał
Wracając trochę do pytania, mocno je odbiję. Jakbym ciebie zapytał, jak działa samochód albo jak działa komputer, to czy byłbyś w stanie w prosty sposób odpowiedzieć?

Karol
Dla mnie siłą napędową samochodu jest silnik, a komputera procesor.

Rafał
I zobacz, to jest to samo uproszczenie, które mamy w komputerach kwantowych. Tutaj mamy operacje na kubitach. Tak naprawdę nie wiemy, jak działają narzędzia, które stosujemy codziennie. Nie jesteś w stanie opisać, jak działa silnik, nie jesteś w stanie opisać, jak działa komputer. Jakbym teraz zaczął wchodzić w klasyczną informatykę, jak działają tranzystory, jak zbudowany jest mikroprocesor, to nie byłbym w stanie ci tego w prosty sposób wytłumaczyć. Dlaczego teraz oczekujemy, że technologię, która jest jeszcze bardziej skomplikowana, będziemy w stanie opisać w tak prosty sposób? Podpisuję się pod tym, co koledzy powiedzieli: popatrzmy na przykłady, gdzie możemy tego użyć, co to może nam dać, a niekoniecznie skupiajmy się na tym, co jest w środku, bo nawet technologii, których na co dzień używamy, nie jesteśmy w stanie wytłumaczyć. Wracając do chemii kwantowej, która jest naprawdę dobrym przykładem. Nie wiem, czy kojarzycie, ale jest taki proces produkcji amoniaku, który obecnie zużywa około 7-8% światowej konsumpcji energii. To jest ogromna ilość.

Karol
Czyli amoniak zużywa więcej energii niż centra superkomputerowe?

Rafał
To się może będzie zmieniało, bo teraz potrzebujemy dużo więcej, natomiast obecnie jest to bardzo energochłonny proces, ponieważ robimy go pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze. To proces Habera-Boscha. Natomiast wiemy dobrze, że są bakterie, które potrafią produkować amoniak w temperaturze pokojowej, przy normalnym ciśnieniu. Czyli wiemy, że da się to zrobić. Moglibyśmy zaoszczędzić ogromne ilości energii, bo amoniak jest nam potrzebny do wszystkich nawozów, żeby zapewnić globalną podaż żywności. Wiemy, że ten proces da się zrobić taniej, ale nie wiemy jak. Komputer kwantowy może nam pomóc zasymulować, jak zachodzą reakcje chemiczne, po to, żeby odkryć, co się dzieje i w jaki sposób przeprowadzić tę reakcję w temperaturze pokojowej. Wiemy, że to się da, nie wiemy tylko jak, a nie jesteśmy w stanie tego zasymulować na maszynach klasycznych. Z naszej perspektywy, tego, co robimy w Thinkubit, my skupiamy się bardziej na innych rozwiązaniach, bo chemia jest bardzo ciekawą dziedziną i tu na pewno zastosowania kwantowe szybko pokażą swoją przewagę. Inną taką dziedziną są obliczenia numeryczne w finansach, gdzie procesujemy bardzo dużo symulacji, po to, żeby modelować zjawiska ekonomiczne. I tutaj też widzimy ogromny potencjał komputerów kwantowych, gdyż obecne maszyny, nawet superkomputery, zużywają bardzo dużo mocy, żeby pewne rzeczy policzyć, a my wiemy, że da się to zrobić dużo szybciej na maszynach kwantowych.

Piotr
Ale ja tutaj muszę, przepraszam, weto. Po pierwsze, jako naukowiec chcę rozumieć, jak działają komputery kwantowe. To, że użytkownik końcowy nie musi wiedzieć, to inna sprawa, ale zachęcam każdego, kto ma umiejętności, żeby zrozumiał, jak działa technika, bo jest to fascynujące. I oczywiście zrozumiał, jakie jest jej wykorzystanie i efekty. Ale jeszcze jedna rzecz. Powiedziałeś, że komputery kwantowe na pewno pokażą przewagę. Ja jestem naukowcem, więc powiem: mamy nadzieję. Pracujemy nad tym, pracujemy w tym kierunku, ale na pewno jeszcze nie wiemy. Ja zawsze mówię, że jestem sceptyczny co do komputerów kwantowych od dwudziestu paru lat, ale robię wszystko, żeby ten sceptycyzm u siebie obalić w sposób naukowy, poprzez dowody.

Tomasz
Uzupełniając, Piotr jest skromny. Odnośnie twojego zadania, jak działają komputery kwantowe, to swego czasu wydawaliśmy odświeżoną wersję jednego z komiksów, o który Piotr tutaj się pokusił. Pomijając drugą część ze wzorami, która jest potrzebna, koledzy podjęli próbę wyjaśnienia tego bez wzorów. Wydaje mi się, że komiks „Rewolucja stanu”, jest też jego odświeżona edycja, gdzie też miałem okazję się w jakiś sposób przyczynić, jest dobrym wejściem. Polecam wszystkim, możemy nawet zrobić jakiś konkurs, jakiś egzemplarz dla chętnych się znajdzie. To myślę, że jest dobry, lokalny, polski akcent w postaci komiksowej, żeby w ogóle spróbować zrozumieć, jak te komputery kwantowe działają. Bo faktycznie, bez wzorów jest ciężko, aczkolwiek rozmawiając z Rafałem na co dzień z osobami z banków, które nie są fizykami kwantowymi, jednym z naszych zadań jest przybliżenie, jak to działa, minimalizując ilość wzorów.

Karol
Dla naszych słuchaczy właśnie poprosiłem Gemini, żeby wytłumaczyło mi, czym jest komputer kwantowy z perspektywy ośmiolatka. Zwykły komputer ma bity, jak przełącznik światła. Zero – zgaszone, lub jeden – zapalone. Robi obliczenia, pstrykając nimi. Komputer kwantowy ma kubity, magiczne przełączniki. Jeżeli się nie zgadzacie ze mną, to od razu mówcie. Kubit może być zerem i jedynką jednocześnie, jak moneta.

Piotr
Nie, to są bardzo złe słowa. Polecam tutaj komiks Zacha… nazwiska zapomniałem, ze Scottem Aaronsonem, dostępny online, w którym właśnie bardzo ładnie tłumaczy, że to nie jest prawda. Cała seria komiksów nazywa się SMBC, jest bardzo znana w internecie. Kilka lat temu Scott Aaronson i Zach, czyli autor, zrobili wytłumaczenie, dlaczego to nie ma sensu. Nie ma czegoś takiego jak „jednocześnie”. Jest superpozycja opisana liczbami zespolonymi. I to niestety nie oznacza tego samego co „jednocześnie”.

Rafał
I tu bym jeszcze dodał, że wychodząc z tego klasycznego świata, mamy bity. I co z tych bitów? Jak przejść z bitów na przykład do dodania dwóch liczb? Jak zakodować dwie liczby w bitach? Opis, który tu podałeś, daje znamiona przekazywania wiedzy, a tak naprawdę nic nie przekazał. Bo czy ośmiolatek wie, co to jest bit? Po co mu ten bit? Co on z tym bitem może zrobić? I wychodzimy z założenia, że mamy to jako podstawę i mówimy, że komputer kwantowy to w sumie takie bity, tylko nazywamy je kubitami. Czy to nam cokolwiek wytłumaczyło? Nic nam to nie wytłumaczyło. To jest w ogóle bardzo dobra koncepcja, żeby wyjść od klasycznych obliczeń i zobaczyć, co można potem próbować robić na komputerach kwantowych i zobaczyć, jak wygląda ta superpozycja. Bo to nie jest, tak jak powiedział Piotrek, że kubit jest zerem i jedynką jednocześnie. Mamy falę, na której możemy operować, a dopiero w momencie, gdy dokonamy pomiaru, ta fala się załamuje i może wyjść jeden albo drugi. Ale wtedy jak wyjdzie, to mamy już klasyczny, ten lub ten, nie dwa na raz.

Tomasz
Trochę dając szansę słuchaczom zrozumieć, będąc przy tych bitach i kubitach. Dałeś przykład, jest wiele różnych przykładów, nie będziemy rzucać monetami, bo to też nie jest dobre przybliżenie. Natomiast już będąc przy tym świetle, żeby to jakkolwiek zwizualizować, w pewnym uproszczeniu, ale odnosząc się do tego, co Piotrek słusznie powiedział. Zwykłe bity to załóżmy, że mamy światło włączone lub wyłączone. Natomiast kubit załóżmy, że to taki oldschoolowy włącznik, gdzie możemy ściemniać i rozjaśniać światło, powiedzmy, że sobie je trochę wyszarzamy. Natomiast to nie jest prawda, że mamy jednocześnie wyłączone i włączone światło. Jesteśmy gdzieś pomiędzy. Prawda jest taka, że na koniec mamy jakieś prawdopodobieństwo, że będziemy mieć jeden lub zero. To jest pewne uproszczenie, jakie jest w literaturze, że jesteśmy jednocześnie zerem lub jedynką. Jesteśmy gdzieś pomiędzy. Do momentu pomiaru tak naprawdę nie wiemy, gdzie jesteśmy. Stąd często te przykłady z monetą, którą rzucamy. Mamy orła lub reszkę, nie wiemy co jest, dopóki nie zmierzymy, w cudzysłowie.

Piotr
Ale… tutaj dla słuchaczy technicznych: proszę nie wierzyć w to, co usłyszeliście poprzednio. Oczywiście tak się to tłumaczy, ale niestety, jeżeli ktoś w to uwierzy i zacznie się uczyć wzorów i idei, to nie zrozumie, po prostu się załamie, bo to jest troszeczkę inaczej. Ale to wymaga prostej matematyki, ta matematyka nie jest taka trudna. To są wektory i macierze, czyli tabliczki liczb i pionowe kolumny liczb. No, zespolonych, to trochę bardziej złożone.

Rafał
To tutaj dodam, ogólnie matematyka nie jest trudna. Ja nie rozumiem, czemu ludzie się tego boją. Naprawdę, wiele rzeczy można w łatwy sposób wyjaśnić przy pomocy matematyki.

Piotr
Czy mogę to przemilczeć? Ale dodam, że na szczęście mamy YouTube’a.

Karol
Bardzo dobrze, że o tym mówisz, bo słuchając ciebie przed chwilą, pomyślałem sobie, dlaczego ty nie chcesz założyć swojej Sondy?

Piotr
Dlatego, że to też wymaga pewnych umiejętności. Ja robię, co mogę. Jeżdżę po konwentach fantastyki, bo jestem fantastą z pochodzenia. Robiłem fantastykę przez lata, brałem udział w fandomie i dalej biorę. Opowiadam bezpośrednio ludziom o tym, co robię, bo to lubię. Natomiast założenie Sondy oczywiście miałoby większy impakt, ale to dużo więcej pracy. Oczywiście próbujemy robić popularyzację, jak tylko się da, żeby przyciągnąć młodzież i pokazać, że niestety, międzydziedzinowe umiejętności są potrzebne. Potrzebne są umiejętności informatyczne, i to praktyczne i teoretyczne, a do tego pewne elementy fizyki. Nie całość, nie trzeba być fizykiem. Ja nie jestem fizykiem, jestem programistą z wykształcenia, ale potrzebne są pewne elementy zrozumienia, przynajmniej podstaw fizyki, i po prostu umiejętność posługiwania się modelami matematycznymi. I dlaczego nie zrobię Sondy? Po pierwsze, są ludzie dużo lepsi ode mnie, którzy to robią. 3Blue1Brown to człowiek, który robi niesamowite wytłumaczenia matematyki z wizualizacją. Wypuszcza film raz na trzy miesiące, ale to jest produkt takiej jakości, że sobie jej nie wyobrażam. Możemy zobaczyć wykłady Artura Ekerta z informatyki kwantowej, od samego początku, od pomysłu. Są niesamowite. Artur jest świetnym naukowcem, świetnym dydaktykiem i robi to powoli i skutecznie. Także jest dużo zasobów, głównie po angielsku. Po polsku jest trochę zrobione, ale nie ma tego jeszcze za dużo.

Karol
Sonda była po polsku, przypomnę tylko.

Piotr
No tak, tak, wiem, oczywiście pamiętam, już w tym wieku jestem. Dobrze pamiętam.

Karol
To proszę was, zróbmy jeszcze głębsze zanurzenie, jeżeli chodzi o aplikacje. Mówimy: chemia, bankowość i cały sektor finansowy. Ale co mierzymy, co analizujemy i czy to oznacza, że będziemy mogli prognozować trendy?

Rafał
Bardzo lubię takie pytania, ponieważ to jest to, z czym się zwykle spotykamy. Fizyka kwantowa jest zagadnieniem bardzo trudnym. Musimy tu dorzucić drugie bardzo trudne zagadnienie, a mianowicie matematykę finansową, która sama w sobie nie jest prosta i podejrzewam, że większość słuchaczy też nie wie, co tak naprawdę my tam liczymy. Podstawą matematyki finansowej są stochastyczne równania różniczkowe. Czyli, bardzo fajne pytanie, jak mamy pochodną, mamy rachunek różniczkowy, czyli zwykłe pochodne, następnie musimy to uogólnić i wejść na całkę Lebesgue’a, czyli całkę względem miary. Kolejnym uogólnieniem jest całkowanie względem funkcji, ale możemy też zrobić całkowanie względem procesu stochastycznego. Co ciekawe, jeżeli na przykład weźmiemy proces Wienera, który ma nieskończoną wariancję, to są dość ciekawe rzeczy.

Karol
Rafał, czy wydaje ci się, że…

Piotr
Ciotka poszła teraz do toalety? Ja to spróbuję wytłumaczyć. To, co kolega mówi, w sposób, ponieważ ja też nie jestem matematykiem, jestem prostym człowiekiem, wytłumaczę to troszeczkę sprytniej. To można sobie wyobrazić, wbrew pozorom. Jakiś proces. Co to jest proces? Na przykład wyobraźmy sobie, że jedziemy samochodem i będziemy przyspieszać. Prędkość jest naszym stanem układu. Przyspieszenie to jest właśnie pochodna po czasie, jak zmienia się nasza prędkość. Więc naciskamy pedał, ja nie prowadzę, ale wyobrażam sobie, i przyspieszamy. Ale może nam noga trochę drgać. Jeżeli noga drga, to znaczy, że tego przyspieszenia nie możemy opisać tylko jako jedną liczbę, tylko właśnie jako rozkład. I w tym momencie mamy rozkład prawdopodobieństwa, bo naciskamy z jakimś prawdopodobieństwem z jakąś siłą, co powoduje jakieś przyspieszenie. To powoduje, że musimy wykorzystać bardziej złożony model matematyczny, właśnie proces stochastyczny i równanie różniczkowe z procesami stochastycznymi, żeby w ogóle móc próbować to opisać.

Karol
Możecie odebrać mu mikrofon, proszę, i znowu wrócić do mojego pytania. Słuchajcie, aplikacje, mówcie do mnie obrazami.

Tomasz
Dobra, to zakładając, że ciocia wróciła z toalety, jeden obszar, jak już padło, to chemia i produkcja leków przede wszystkim. Drugi obszar to finanse. Jak Rafał zdążył powiedzieć, nieprzypadkowo wybraliśmy finanse, całe życie działamy na styku finansów i technologii, więc to jest coś, czym żyjemy. Poza tym jest też szeroka dziedzina związana z bezpieczeństwem informacji, z cyberbezpieczeństwem. I to jest coś, co już się dzieje. Bardzo lubię posługiwać się przykładem z naszej pracy w Thinkubit. Działamy w Polsce, ale też regularnie za granicą, po drugiej stronie oceanu. Mówię o Stanach i Kanadzie. Jest olbrzymia przepaść w postrzeganiu tego, co się dzieje. Jak rozmawiamy tutaj z osobami, które na co dzień nie pracują z tymi technologiami, to wydaje się to totalnym science fiction. Nie mówię tylko o quantum computingu, o samych komputerach kwantowych, ale też o technologiach typu kwantowa dystrybucja klucza czy algorytmy postkwantowego szyfrowania. To, do czego zmierzam: to już się dzieje. Nie zapomnę takiego spotkania półtora roku temu z liderami odpowiedzialnymi za bezpieczeństwo różnych firm w kraju, kiedy mówiliśmy o aspektach technologii kwantowej w kontekście cyberbezpieczeństwa. Wszyscy pukali się w głowę, mówiąc: „chłopaki, to za 30-40 lat”. A w Stanach w tym samym czasie NIST, czyli organizacja, która wprowadza standardy i benchmarki w cyberbezpieczeństwie, już kilka lat temu ogłosiła konkurs na wybór algorytmów odpornych na ataki ze strony komputerów kwantowych. Co więcej, Kongres w Stanach przyjął już dwa lata temu, o ile mnie pamięć nie myli, ustawę, która obliguje instytucje rządowe do przejścia na kryptografię postkwantową. Europa, idąc tym śladem, w zeszłym roku w kwietniu Komisja Europejska wydała rekomendacje w zakresie kryptografii postkwantowej. Zmierzam do tego, że technologia kwantowa to nie jest jednorodny twór. Tych technologii jest wiele i w różnych obszarach jest różny poziom zaawansowania. W wielu miejscach to jest coś, co już ma implikacje na to, co nas otacza.

Rafał
To ja oczywiście muszę się z tobą nie zgodzić. Wpływ na kryptografię, poza kwantową dystrybucją klucza, który oczywiście będzie znaczący, wynika tak naprawdę z algorytmu Shora, który pokazuje, w jaki sposób możemy złamać RSA. I dlatego musimy teraz tworzyć nowe algorytmy szyfrowania asymetrycznego, żeby się przed tym zabezpieczyć.

Piotr
Asymetrycznego.

Rafał
Asymetrycznego, tak, przepraszam. Natomiast my tam nie będziemy wykorzystywać komputerów kwantowych. To, co robi algorytm Shora, to tak naprawdę niszczy obecny system kryptografii, a nie tworzy żadnej nowej wartości biznesowej. Oczywiście trzeba się do tego dostosować. Tak jak Tomek powiedział, NSA już dawno opublikowało, że musimy przejść na szyfrowanie postkwantowe, dlatego że ktoś może teraz podsłuchać, a odszyfrować to za 10-15 lat, a niektóre informacje muszą być tajne dużo dłużej. Ma to wpływ w tym sensie, że zmieniamy bieżąco wykorzystywane algorytmy. Natomiast to nie jest wykorzystanie komputerów kwantowych po to, żeby stworzyć jakąś wartość. W mojej ocenie, te zagadnienia, które pozwalają na wykorzystanie tej technologii do rozwiązania problemów biznesowych, czy to związanych z chemią, czy z modelowaniem finansowym, czy też coś, co może być dla ludzi bardziej przyziemne, bo wszyscy o tym teraz mówimy: komputery kwantowe możemy też wykorzystać jako kolejny etap w rozwoju sztucznej inteligencji. Mamy już kwantowe sieci neuronowe, które nie wiemy jeszcze, czy będą lepsze.

Piotr
Mamy taki jeden dowód, że tak, ale w bardzo sztucznym przypadku.

Rafał
Tak, więc ogólnie ludzie wierzą, że tak będzie. Mamy mocne przesłanki, żeby w to wierzyć, więc to nie jest tak, że to jest wiara niepoparta niczym. Jest to o tyle ciekawe zagadnienie, że możemy tu wykorzystywać już bieżące maszyny, które są zaszumione, więc nie wszystkie algorytmy jesteśmy w stanie na nich wykonać. Natomiast dla obliczeń z uczenia maszynowego to nam nie przeszkadza, a wręcz pomaga, bo działa to jako regularyzacja, czyli pozwala zapobiegać nadmiernemu dopasowaniu się sieci do danych wejściowych. Więc nawet nie przeszkadza, a pomaga. To jest obszar, który też teraz możemy wykorzystać, a patrząc, gdzie obecnie wykorzystujemy sztuczną inteligencję, to ciężko wskazać obszar, gdzie nie jest wykorzystywana. Biorąc jeszcze pod uwagę, że obliczenia kwantowe, ponieważ są odwracalne, nie zużywają praktycznie energii poza sterowaniem i chłodzeniem, jeżeli mówimy o kubitach nadprzewodzących, to zysk na przejściu na technologię kwantową pod względem zużycia energii może być bardzo znaczny.

Piotr
Mówiłeś, że ciocia wróciła z toalety i chciałeś obrazków. Jak mówisz obrazki zastosowania, to ja stwierdziłem, że generalnie to, co robimy w obliczeniach kwantowych, jest nudne i bez sensu, a zmiany klimatyczne szybko zlikwidują naszą cywilizację. I może przynajmniej mógłbym spróbować coś pomóc. Pomóc w znaczeniu, nie że przyspieszyć, ale coś przynajmniej zrozumieć. Wpadłem na pomysł, żeby przetwarzać informację satelitarną, multi- i hiperspektralną, z wykorzystaniem komputerów kwantowych. To był pomysł parę lat temu i to się rozwija. Pracujemy z kilkoma agencjami kosmicznymi: europejską, niemiecką, francuską, i robimy takie próby, co się da zrobić. To akurat jest działka, którą robię w KP Labs. Próbujemy znaleźć nowe zastosowanie do przetwarzania tej gigantycznej ilości informacji, która jest zbierana przez satelity, żeby móc ocenić wpływ zmian klimatycznych na to, co jest na Ziemi. Próbujemy wykrywać metan, który się ulatnia, co jest bardzo trudnym problemem. Nie wiemy, ile tego metanu jest, a to bardzo silny gaz cieplarniany. Są takie zastosowania, które są poza ścisłą komercją, bo zmiany klimatyczne nie są opłacalne, gdzie próbujemy znajdować zastosowanie komputerów kwantowych i kwantowego uczenia maszynowego, a szerzej nawet sztucznej inteligencji, w znaczeniu, że tu dochodzi też optymalizacja.

Tomasz
Co ważne, to, o czym mówi Piotr, dzieje się w Polsce. To kolejny kamyczek do ogródka budowania świadomości, że u nas nad Wisłą również te technologie są rozwijane i dzieje się coraz więcej. Projekt dla Europejskiej Agencji Kosmicznej, o którym Piotr wspominał, to jest coś, co dzieje się tutaj u nas.

Karol
No ale opowiedzmy o tym zatem, co dzieje się w Polsce. Akademia Sztuki Kwantowej, projekty ESA, oprogramowanie dla komputerów kwantowych. Możecie o tym opowiedzieć?

Piotr
To jest moja perspektywa, ale jest dużo więcej, bo ja mówię jako informatyk. Fizycy robią bardzo dużo prac, i teoretycznych, i doświadczalnych, w optyce, na różnych układach. Także następnym razem możesz spróbować zaprosić fizyków i porozmawiać z nimi na ten temat. Ciężko będzie, ale można. Jeżeli chodzi o popularyzację i uczenie ludzi, to jest Akademia Sztuki Kwantowej.

Karol
Pamiętam, ktoś kiedyś mówił, że obraz mówi więcej niż tysiąc słów. Czyli dobre równanie mówi jeszcze więcej?

Piotr
Tak, oczywiście. A nawet schemat, który rozpisuje to równanie jako formalny system obrazkowy. To też lubimy: sieci tensorowe i tym podobne diagramy przypływu. Robimy to jako Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej ze środków Ministerstwa Nauki. Prowadzimy projekt, gdzie uczymy ludzi obliczeń kwantowych od podstaw matematycznych. Robią to ludzie, którzy są bardzo sformalizowani, i chcemy to robić precyzyjnie. Wykłady są precyzyjne, dostępne w sieci, chyba po zarejestrowaniu. W paru miastach będziemy prowadzić zajęcia praktyczne, na których będziemy szkolić wybrane grupy, głównie studentów, ale w sumie każdego, kto jest zainteresowany i brał udział w wykładach. To jest jedna z działalności, żeby budować kadry, bo jest bardzo mało ludzi, którzy się na tym znają, a jest zapotrzebowanie. Co do oprogramowania dla komputerów kwantowych, mamy w Polsce w okolicy dwóch do trzech komputerów. Dwa komputery będą, czy już są w Polsce w różnym stopniu działania i uruchomienia. Jeden w Poznaniu, który współfinansuje Komisja Europejska, i jeden, który jest w Warszawie, Micoq, przy którym pracujemy nad oprogramowaniem. Polska ma też udział w komputerze LUMI, który jest w Ostrawie. Jestem ze Śląska, więc to bliżej niż do Warszawy, 60 kilometrów ode mnie. To jest nasz, AGH i Cyfronetu, komputer, razem z kilkunastoma partnerami. To jest komputer firmy IQM, wykonany w całkowicie innej technice niż te komputery w Polsce, bo w Polsce są pułapki jonowe, a to jest technologia nadprzewodząca, w ciekawej topologii gwiazdy. Trzeba się zastanowić, nauczyć i pokazać, i to jest nasz cel na najbliższe lata, współfinansowany przez Komisję Europejską: jak te komputery podłączyć do superkomputerów i jak pracować, jak wytwarzać oprogramowanie, które jest w stanie efektywnie wykorzystać i system HPC, i system kwantowy.

Karol
I okaże się wtedy, jak podłączymy te komputery kwantowe do superkomputerów, takich jak ten na AGH, że ChatGPT to trochę taki HTML z lat dziewięćdziesiątych?

Piotr
Nie, bo komputery kwantowe, które mamy teraz, są bezużyteczne. I to trzeba powiedzieć otwarcie. To są urządzenia badawcze, edukacyjne, dydaktyczne i one w tej chwili na pewno nie będą do niczego użyteczne. To, że są w znacznej mierze symulowane, nie znaczy, że nie należy tego robić. To, że coś jest użyteczne, nie jest wskaźnikiem. Ważne jest to, żeby nauczyć się, co będzie, jak już te komputery zaczną być użyteczne. Więc teraz robimy oprogramowanie, testujemy na zabawkowych modelach i przykładach, i oczywiście uruchamiamy to na tych maszynach. Sprawdzamy, co działa, co nie działa, jak w ogóle myśleć o tym, jakie języki programowania, jakie sposoby komunikacji, jakie algorytmy, modele i tak dalej. Jest mnóstwo rzeczy do rozwiązania. A potem mamy nadzieję, że hardware się rozwinie, a rozwija się i widzimy znaczący postęp. Jeżeli dojdzie do tego, że będziemy mieć maszynę, która już jest niesymulowalna, a może nawet użyteczna, to mamy nadzieję, że nie będziemy ostatni, a przynajmniej będziemy w pierwszej trójce na świecie.

Tomasz
To, co ważne, to my w Polsce też nie mamy tych najszybszych maszyn, jakie są dostępne na rynku. Natomiast to, o czym Piotr mówi, jest bardzo ważne, bo obsługa tych komputerów, budowa oprogramowania na komputery kwantowe, wygląda zupełnie inaczej niż na klasyczne komputery. Algorytmy do stworzenia są również skonstruowane w inny sposób niż klasyczne, więc ten proces uczenia się trwa. Jest taki żart wśród informatyków, że „daj mi parę nocy, to nauczę się nowego języka programowania”. W tym wypadku parę nocy może nie wystarczyć.

Piotr
Bo to jest nowy paradygmat programowania, czy obliczeń. To nie jest nowy język czy sposób myślenia. Jak ktoś, mówię do informatyków, przerzucał się z programowania proceduralnego czy obiektowego, imperatywnego, na programowanie w logice albo funkcyjne i próbował atakować Haskella, to wie, że to jest trudne. A tu mamy jeszcze jeden poziom obliczeń, bo tamte to równoważne modele, a tu mamy model, który nie jest równoważny.

Rafał
Co jest szczególnie istotne z tym, co powiedzieliście, to to, że nie weźmiemy sobie algorytmów, które obecnie mamy, nie uruchomimy ich na komputerze kwantowym i one nie będą działać szybciej. Częściowo nawet w ogóle się nie uruchomią, a jak się uruchomią, to nie będzie żadnej przewagi. Trzeba wymyślić zupełnie nowy sposób podejścia do programowania, nowy sposób atakowania problemów. Wiele koncepcji z inżynierii programowania, które mamy obecnie, nie będzie działać. Na przykład debugowanie w sytuacji, gdy nie możemy dokonać pomiaru wektora stanu, jest czymś horrendalnym. Poza tym, jeżeli będziemy mieć jakiś wynik na komputerach, których nie da się już symulować klasycznie, to jak mamy mu zaufać? Jak mamy mieć pewność, że wynik jest poprawny? To jest dużo zagadnień związanych z oprogramowaniem, na które musimy sobie odpowiedzieć. Nie będzie tak, że jak pojawią się maszyny, to nagle wszystko będziemy wiedzieć. Musimy zacząć już teraz, zacząć się uczyć, jak programować algorytmy, jak podchodzić do problemów, bo to jest bardzo trudne. Wszyscy mówimy, że komputery kwantowe mogą dać potencjalnie wykładnicze przyspieszenie. Mało osób wie, że mamy tak naprawdę jeden algorytm, algorytm Shora, który pokazuje wykładnicze przyspieszenie.

Piotr
Wykładnicze przyspieszenie od tego, co wiemy najlepiej klasycznie, ale nie wiemy, czy to jest w teorii wykładnicze przyspieszenie.

Rafał
Zastosowałem zbytnie uproszczenie, mam nadzieję, że słuchacze mi wybaczą. Natomiast znamy tak naprawdę tylko ten jeden algorytm, który nic nie tworzy, bo niszczy istniejący system kryptograficzny, ale nie tworzy wartości dodanej. Ten algorytm powstał w 1994 roku. Mamy już ponad 20 lat, naprawdę dużo tęgich głów głowi się nad tym, jak stworzyć fajny algorytm kwantowy, a nic takiego nie powstało. To pokazuje, jakie to jest trudne. Im szybciej zaczniemy skupiać się na części algorytmicznej, tym lepiej dla nas wszystkich. Żeby nie było sytuacji, że pojawi się maszyna kwantowa, a my nie będziemy wiedzieć, do czego jej użyć. Widzimy, jak te maszyny kwantowe się rozrastają. To, co jest dzisiaj, w porównaniu z tym, co było rok czy dwa lata temu, jest nie do porównania.

Karol
No właśnie, smutna myśl pojawiła się w mojej głowie, kiedy słucham tej naszej rozmowy. Dochodzę do wniosku, że wszyscy jesteśmy w jakiś sposób zbiasowani. Ja powiedziałem o ChacieGPT jako o naszym HTML-u 2025 roku. Wy zaczęliście o algorytmach i oprogramowaniu komputerów kwantowych, a ja mówiłem o aplikacjach. Skoro HTML pozwalał nam na tworzenie paskudnych stron internetowych – Piotr Ksień-Krzywczyk, no tak było, brzydkie te strony były – to moje pytanie zmierza ku temu. Jeżeli ten HTML w postaci ChataGPT rozwinie się tak, jak rozwinęły się języki do programowania stron, które doprowadziły do rozwoju e-commerce, mediów społecznościowych i całej rzeczywistości, którą znamy teraz, to w jaki sposób rozwój komputerów kwantowych, nieważne jak zaprogramowanych, zmieni naszą rzeczywistość?

Rafał
Wróćmy trochę wstecz w historii technologii klasycznych. To, co my teraz uważamy za podstawę komputerów, czyli tranzystor, powstał jako wzmacniacz w latach 40-tych, 50-tych ubiegłego wieku. Nie dało się przewidzieć, że na podstawie tego urządzonka będziemy teraz budować oprogramowanie bazujące na okienkach czy czymkolwiek innym. Ciężko jest przewidzieć, gdzie ta technologia może nas doprowadzić. I to, co możemy spokojnie przewidzieć, to będzie zupełnie coś innego, niż przewidujemy.

Piotr
Ale wracając do ChataGPT, czyli przetwarzania języka naturalnego. Jest bardzo ciekawa grupa ludzi w Wielkiej Brytanii, która zajmuje się budową modeli językowych opartych o matematykę opisującą obliczenia kwantowe, czyli tożsamą z algorytmami kwantowymi. Eksperymenty pokazują, że pozwala to lepiej wyrazić semantyczne znaczenie danego wyrażenia czy zdania, niż to, co mamy współcześnie. Wykorzystują oni stany kwantowe i coś, co się nazywa sieciami tensorowymi, do opisu wewnętrznego stanu takiego modelu językowego, gdzie współcześnie ten wewnętrzny stan to wektor, czyli coś prostszego. A tutaj mamy coś złożonego. Jest szansa, że kiedyś następny LLM będzie rzeczywiście wykonywany, albo przynajmniej uczony, na komputerze kwantowym.

Karol
Czyli mogłoby się okazać, że takie LLM-y tłumaczyłyby dużo lepiej na przykład poezję z jednego języka na drugi.

Piotr
Tak, tutaj właśnie Bob Coecke, który jest jednym z pomysłodawców, świetnie pokazywał, że to samo zdanie w różnych językach odpowiada temu samemu albo bardzo podobnemu obwodowi kwantowemu, czyli programowi kwantowemu. To jest niesamowite, że udaje się ładnie zaprezentować semantykę w postaci programu kwantowego, niezależnie od języka naturalnego, w którym dane zdanie jest wyrażone.

Tomasz
Wspomniałeś o połączeniu obecnych centrów HPC, jak Helios w Cyfronecie, z komputerami kwantowymi. Myślę, że w tę stronę będzie zmierzać przyszłość, bo naszym zdaniem przyszłość jest hybrydowa. To nie jest tak, bo często pada pytanie, że komputery kwantowe zastąpią obecne centra danych czy laptopy. Nie. Komputery kwantowe są dobre dla pewnej klasy problemów, ale nie zastąpią klasycznych komputerów. To będzie hybryda, jak obecnie mamy GPU, które są dobre dla pewnej klasy obliczeń, ale to nie znaczy, że wszyscy wszędzie mamy teraz GPU. Tak samo należy patrzeć na komputery kwantowe. W duchu tego, o co pytałeś, jeżeli chodzi o rozwój sztucznej inteligencji i ChataGPT, ja głęboko wierzę, że quantum computing będzie kolejnym takim momentem w historii jak obecnie ChatGPT, jak transformery i LLM-y, którymi wszyscy się zachwycamy. Jest ku temu kilka powodów. Co jest teraz największym ograniczeniem dla trenowania coraz większych modeli? Energia. Trenowanie dużych modeli jest bardzo energochłonne. Po pierwsze, komputery kwantowe, co już Rafał zdążył powiedzieć, zużywają o wiele mniej energii. Oczywiście, to co często widzimy na zdjęciach, te wielkie lodówki – sam procesor kwantowy jest wielkości monety. Schłodzenie tego komputera wymaga włożenia pewnej energii, natomiast już operowanie na nim to rząd wielkości różnicy względem klasycznych komputerów. I tu można śmiało porównywać się z superkomputerami. Superkomputer Frontier, kiedy nic nie robi, zużywa kilka megawatów. Komputer kwantowy Google, o ile dobrze pamiętam, w momencie wykonywania obliczeń zużywa kilkadziesiąt kilowatów. To są rzędy wielkości różnicy. A dlaczego mówię o porównaniu z superkomputerem? Bo rozwiązując problemy na komputerach kwantowych, mówimy o problemach, które są właściwie nierozwiązywalne na obecnych superkomputerach. Z jednej strony mamy lepszą efektywność energetyczną, z drugiej liczymy rzeczy, których teraz nawet na superkomputerze nie jesteśmy w stanie policzyć, wracając do chemii. W tym momencie Frontier już się mocno poci, jakbyśmy chcieli w pełni zasymulować pojedynczy atom żelaza, który ma całkiem sporo elektronów. Na komputerze kwantowym wydaje się, że to nie będzie wyzwaniem. W kontekście rozwoju AI, padł temat optymalizacji. Wiele problemów w AI to problemy optymalizacyjne. Bardzo często mówimy o gradient descent, technice, która przewija się wszędzie – tam szukamy minimów. Piotrek wspomniał o pracy z komputerami D-Wave. Rafał się już krzywi, że te wyżarzarki kwantowe to niekoniecznie komputery kwantowe, bo nie są. Ale one stosują m.in. efekt tunelowania. W pewnym uproszczeniu dla tej cioci, możemy przenikać przez ściany między lokalnymi minimami, co przyspiesza proces szukania lepszego optimum funkcji straty, gdy trenujemy duże modele.

Rafał
Doprecyzowując, jeżeli coś jest optymalne, to jest po prostu optymalne.

Piotr
Nie ma wielu optimów. Lokalne minima. Lokalne optima brzmi słabo. Dobrze, jeżeli chodzi o maszyny wyżarzające D-Wave, to rzeczywiście są maszyny dedykowane do jednego, użytecznego zadania. Wiele różnych problemów, w tym z uczenia maszynowego, można próbować na nich rozwiązywać. To jest ciągła dyskusja od ponad dwudziestu lat. Czy te maszyny w ogóle wykazują efekty kwantowe? Wygląda na to – i tu są bardzo silne argumenty, które niedawno opublikował D-Wave, zresztą z Polakami z UJ-otu, z grupą profesora Dziarmagi – że są w stanie uzyskać bardzo złożone stany kwantowe. Jest tam zachowanie nieklasyczne, niestety przez krótki czas. I ten czas jest troszeczkę za mały, żeby nazwać to skutecznym wyżarzaczem kwantowym, bo potrzebujemy przez dłuższy czas utrzymać te stany kwantowe, żeby dokonywać optymalizacji. To ciągle nie znaczy, że ta maszyna jest bezużyteczna, ale są jeszcze wyzwania techniczne, żeby doprowadzić ją do wyższej jakości. Jeśli będzie wyższa jakość, więcej kubitów – teraz jest ich chyba 6-8 tysięcy, to naprawdę dużo, i są relatywnie gęsto połączone – to ma szansę być użyteczne. Jeżeli jednocześnie D-Wave dokona znaczących modyfikacji, to wyżarzanie kwantowe, ale rozszerzone, jest matematycznie równoważne obliczeniom kwantowym.

Karol
Taka myśl przyszła mi do głowy, że gdybyśmy cofnęli się do lat 90., do tego HTML-a, to Piotrek, świetnie byś się sprawdził w roli jednego z członków jury w Wielkiej Grze o komputerach kwantowych. To był komplement.

Rafał
Jeszcze odnośnie maszyn D-Wave, jak Tomasz powiedział, nie jestem ich wielkim zwolennikiem. Natomiast to, co mi się bardzo podobało, jak byliśmy ostatnio na konferencji w Dubaju, był tam człowiek odpowiedzialny za cały produkt D-Wave. Pokazał fantastyczną koncepcję. Maszyny D-Wave w pewnych rzeczach są fajne, lepsze niż maszyny bazujące na bramkach, ale te z kolei są lepsze w innych obszarach. On pokazał, jak można to połączyć. Wykorzystać dobre cechy z jednego modelu i z drugiego. Mamy więc nawet rozwiązanie hybrydowe w samych technologiach kwantowych, łącząc dwa różne podejścia, żeby jak najszybciej mieć realną wartość dla końcowego użytkownika. Bo tak naprawdę użytkownika interesuje, gdzie to może wykorzystać, a nie jaka technologia jest pod spodem.

Piotr
Jeszcze do tego dochodzą maszyny optyczne, czyli próbkowanie ze stanów, powiem po starosłowiańsku: Gaussian Boson Sampling. I tu też dzieją się ciekawe rzeczy. To też są maszyny kwantowe, ale o bardziej konkretnych zastosowaniach niż ogólnego przeznaczenia.

Karol
Następne pytanie. Panowie, zróbmy teraz przegląd nagłówków. Zakładam, wspominałeś Tomek, że Google pracuje nad komputerami kwantowymi. Jeżeli moglibyście opowiedzieć o tym, co czytacie, co słyszycie, jak wyglądają prace nad komputerami kwantowymi realizowane przez, zakładam, Google, Microsoft, Chińczyków, Indie?

Piotr
Mnie nie interesuje, co robi Google, bo i tak nie mam do nich dostępu. Mnie interesuje, co robi Finlandia w IQM, co robi Austria, trochę Brytyjczycy, chociaż tu jest bariera, Francuzi w Pascal, w C12 i w paru innych miejscach, Hiszpania w Kilimanjaro, Quandela. Mnie interesuje Europa, bo z Europejczykami, jako polski naukowiec, mogę jeszcze rozmawiać, a ze światem jest bardzo trudno.

Tomasz
Uzupełniając Piotrka, mam wrażenie, że słyszymy dużo o amerykańskich firmach, bo trochę jak z Hollywood, najwięcej się o nich mówi, bo mają super marketing. Co nie znaczy, że nie robią dobrych rzeczy, bo robią. Natomiast, jak mówiliśmy, Chiny wydaje mi się, są liderem, patrząc na ilość inwestycji, ale oni się tym mocno nie chwalą. Stany są na drugim miejscu, bo tam też jest pełno producentów. Liderem jest IBM, amerykańska korporacja, którą wszyscy znamy. Kanada też. Inwestycje w rozwój tego hardware’u tylko rosną i technologia naprawdę bardzo szybko idzie do przodu. Mogę opowiedzieć anegdotkę. Na spotkaniu z jednym z banków padło pytanie: „Słuchajcie, chłopaki, przychodzą różni producenci i chcą nam sprzedać komputer kwantowy. Co robić, kupować?”. Odpowiedź brzmiała: „Nie”. Dlaczego? Bo zakup takiego komputera w styczniu sprawia, że w grudniu jest on już właściwie starociem. Technologia bardzo szybko postępuje, więc większość producentów daje dostęp do komputerów poprzez chmurę, co z perspektywy użytkownika końcowego jest efektywne, bo mamy dostęp do najnowszych maszyn. Muszę też wspomnieć o takim polskim oknie na świat, poza tymi, o których wspominał Piotr. Jak chociażby PCSS w Poznaniu, które jest częścią IBM Quantum Network i ma dostęp do tych najszybszych maszyn. Poznań robi bardzo dużo w tym zakresie, ale nie jest jedynym ośrodkiem. Co ważne w kontekście tego, co dzieje się na świecie, podobało mi się, co powiedział Piotr: mamy sporo producentów w Europie. Super, bo to sprawia, że budujemy pewnego rodzaju niezależność. Jest Pascal w Paryżu, Quantinuum w Londynie, IQM w Finlandii, i to nie są wszyscy. To super ważne, żebyśmy jako Europa mogli budować swoją kwantową niezależność. W Warszawie, na Cezamacie, powstaje Micoq, czyli polski komputer kwantowy, co też jest polskim akcentem w tej grze.

Piotr
Ale na częściach austriackich.

Tomasz
Tak, ale z polskim systemem sterowania, który wykorzystują Austriacy. To też jest przykład. Piotr, jak rozmawiamy poza mikrofonem, wiemy, że mamy świetnych specjalistów. Uruchomienie komputera w Ostrawie odbyło się przy wsparciu polskich specjalistów. Często słyszę, że technologia rozwija się w Stanach, w Chinach. Oczywiście, że się rozwija, bo tam jest bardzo duże finansowanie. I to, co moim zdaniem jest kluczowym problemem u nas w kraju, to brak finansowania dla rozwoju tego typu technologii. Trochę quantum computing jest w cieniu szeroko rozumianego AI. Mamy strategię dla AI jako kraj, ale nie mamy strategii dla rozwoju technologii kwantowych.

Karol
Uprzedziłeś moje pytanie. Trwają prace nad strategią w obszarze sztucznej inteligencji na rok 2030. A czy jest taka strategia, jeżeli chodzi o Quantum?

Tomasz
Nie ma, i całe środowisko nad tym mocno ubolewa. Jeżeli można skorzystać z tej okazji, to wielki apel do rządu, żebyśmy nie przegapili takiego momentu w rozwoju Quantum, gdzie jako Polska możemy zaznaczyć naszą pozycję, bo potencjał jest olbrzymi. Mamy bardzo znane nazwiska na całym świecie, jak profesor Ekert, już tu wspomniany. Mamy rodzinę Horodeckich nad morzem. Polskich nazwisk obecnych przy rozwoju tej technologii nie brakuje. To jest kluczowa różnica między nami a Kanadą, Stanami, Chinami. Tam są bardzo duże inwestycje, ponieważ to jest deep tech. Deep tech ma dłuższy horyzont inwestycyjny, trwa dłużej. Jeżeli się, mówiąc kolokwialnie, nie ogarniemy jako kraj, żeby zainwestować i skoncentrować się na rozwoju tych technologii, to ten pociąg nam odjedzie. I będziemy mieć sytuację jak ze sztuczną inteligencją i LLM-ami. Wszyscy się dziwią, że OpenAI powstał w Stanach. Abstrahuję od nazwisk, które za tym stały, ale było tam bardzo dużo polskich nazwisk. Nawet Elon Musk był zdumiony, jak dużo polskich naukowców było w to zaangażowanych i mówił: „kurczę, naprawdę świetnych matematyków kształcicie”. Mamy świetnych ludzi, ale brakuje nam globalnych koncernów, bo brakuje warunków, żeby te koncerny mogły tu rosnąć.

Karol
Bielik, tworzony w modelu open source, konkuruje w niektórych benchmarkach z Lamą.

Tomasz
Dokładnie tak. To tylko dowód, że gdybyśmy jako środowisko mieli warunki, to naprawdę wielkie rzeczy możemy tu budować. Z Rafałem, Thinkubit jest polskim startupem, ale nie tylko z nazwy, bo jest zarejestrowany w Stanach. Jest zarejestrowany w Polsce właśnie po to, żeby ten deep tech mógł się dziać tutaj i żeby podatki z tego mogły być płacone nad Wisłą. Era, kiedy kraj rósł, bo wielkie koncerny otwierały swoje centra usług wspólnych, zaczyna przemijać. Koszty pracy stają się coraz większe. Fabryki również. W Stanach mówi się o przenoszeniu przemysłu z powrotem, ale fabryki są teraz „ciemne”. Nie ma tam światła, bo pracują roboty. Ten trend też do nas przyjdzie. Musimy się automatyzować, żeby być konkurencyjnym. Inwestycja w innowacje, w deep tech, to nasza szansa, żeby utrzymać dalszy rozwój kraju.

Karol
Złapałem się za głowę, jak przeczytałem porównanie przemysłu motoryzacyjnego, do którego przywykliśmy: Niemcy, BMW, Mercedes, Audi. Samochód, który składał się z 12-20 tysięcy części, a teraz samochody elektryczne, które składają się z dwóch tysięcy części. Gigantyczna zmiana, gigantyczny shift na rynku producentów i poddostawców. Wystarczy wyjść na Nowy Świat w Warszawie i nie widać Tesli, tylko BYD i sporo chińskich marek.

Tomasz
I myślę, że będzie ich tylko więcej. Byliśmy ostatnio z Rafałem w Dubaju i pomijając różne aspekty, które nas tam zdumiewały, w kontekście motoryzacji zdumiewające było to, jak bardzo dużo jest tam chińskich aut. A ten kraj stać na… W naszym postrzeganiu chińskie auta są złej jakości. Myślę, że bardzo szybko będziemy musieli zmienić nasze przekonania co do chińskich aut, bo będzie ich tylko więcej.

Piotr
Mamy problem, że patrzymy na Chiny kolonialnie, chociaż my nie byliśmy potęgą kolonialną. Niestety, mamy to nieładne, trochę rasistowskie podejście do Wschodu. Chiny są potęgą i trzeba będzie z nimi rozmawiać, uczyć się chińskiego, bo ludzie coraz częściej mówią po chińsku. Dla mnie już może trochę za późno, bardzo żałuję, że nie zacząłem. Trzeba mówić po angielsku, po chińsku, trzeba znać matematykę, i wtedy można całkiem dużo zrobić. Wracając do rozwoju w Polsce. Mówisz „nad Wisłą”. A ja chcę, żeby nad Kłodnicą coś działało. Gliwice były miastem przemysłowym, ale nie tylko wydobywczym. Były też biura projektowe. A w tej chwili to jest IT, to jest koń pociągowy, plus produkcja aut, logistyka. Ale ja chcę mieć ośrodki w całej Polsce, dobrze połączone, dobrze współpracujące. Musimy ściągać najlepszych ludzi, jakich mamy w okolicy, najlepszych licealistów, i szkolić ich na uczelniach, a potem w instytutach badawczych. Jest zapotrzebowanie na programistów kwantowych. Jest ono duże, jest w Polsce, i można zarobić bardzo ładne pieniądze. Owszem, to są tylko usługi, ale jak ktoś świadczy taką usługę i dobrze zarabia, to płaci podatki.

Karol
Programiści kwantowi jeszcze nie programują w vibe-codingu?

Rafał
To bardzo dobre pytanie. Jest dużo różnych podejść. Chciałbym podkreślić, że podstawą metody, kiedy duże modele językowe generują kod, jest to, że nauczyły się na repozytoriach open source’owych. Takich repozytoriów, jeżeli chodzi o technologie kwantowe, nie ma. Co więcej, jeżeli chodzi o same algorytmy, ich spektrum jest wąskie, więc musimy opracowywać je od nowa. Oczywiście technologia LLM nam w tym pomoże, bo pozwala eksperymentować, zadawać pytania, przeszukiwać ogromną bazę wiedzy. Jak szukam informacji, nieraz zadaję pytanie modelowi. Czytam jego odpowiedzi, a gdy zaczyna halucynować, doprecyzowuję pytanie. W pewnym momencie jest w stanie skierować mnie do właściwej pozycji literaturowej, którą powinienem już sam przeczytać. To duże ułatwienie. Natomiast nie wydaje mi się, żebyśmy szybko mogli w ten sposób programować, jeśli chodzi o technologie kwantowe. Wracając do sprzętu, chciałbym powiedzieć, że z perspektywy zwykłego użytkownika każdy z nas ma łatwy dostęp do maszyn kwantowych. IBM udostępnia swoje maszyny całkowicie za darmo w chmurze. Jak ktoś chce się pobawić, poeksperymentować, może to zrobić już teraz. Praktycznie wszystkie chmury, AWS, Google, udostępniają maszyny kwantowe, w tym Rigetti, czy te, które ja lubię, IonQ, które są dużo mniej zaszumione niż maszyny IBM-owskie. Każdy może zacząć z tym działać. Jak już było powiedziane, algorytmy to jest coś, co jest trudne, ale z drugiej strony mamy w Polsce bardzo dużo łebskich ludzi i możemy nad tym pracować. Popatrzmy na Dolinę Krzemową. Tam mało ludzi pracuje nad sprzętem. Większość pracuje nad rozwiązaniami software’owymi, które rozwiązują konkretne problemy biznesowe. Pod względem dostępu do wiedzy, ludzi, spokojnie moglibyśmy próbować coś takiego zrobić w Polsce. Nie mamy się czego wstydzić. Potrzebowalibyśmy dobrego środowiska do rozpoczynania takiej działalności. To jest deep tech. Jak popatrzymy na współpracę między uczelniami a firmami w Kanadzie, a jak u nas… W Kanadzie, jeżeli startup chce współpracować z uczelnią, to praktycznie bez dużej biurokracji ma dostęp do uczelni, gdzie państwo finansuje 100% pracy naukowca i 50% kosztów firmy przy badaniach R&D. To powoduje, że tam technologia się rozwija.

Piotr
Ale też trzeba mieć skąd mieć pieniądze. Ja, jako naukowiec, krzyczę: co biznes może zrobić dla nauki? Czyli: jak podnieść podatki dla biznesu. Oczywiście to moje zdanie. Żeby pieniądze, które są wypracowane, wracały do budżetu i do nauki, żeby rozwijać coś wspólnego.

Rafał
Zaczęliśmy kampanię prezydencką?

Piotr
Nie, jak ja wyglądam…

Tomasz
Myślę, że to dobry moment. Może niekoniecznie na apel o podniesienie podatków, ale o przekierowanie środków na rozwój innowacji, na naukę. Mamy naukowców w różnych miejscach, którzy zajmują się technologią kwantową, a w Kanadzie już są całe instytuty poświęcone quantum AI czy kwantowemu uczeniu maszynowemu. Tam są jednostki na uczelniach, które się tylko tym zajmują. My też potrzebujemy kadry, a kształcenie kadry trwa. Popyt jest olbrzymi, nie tylko nad Wisłą, ale w skali globalnej. Wiem, że wielu programistów martwi się o swoją przyszłość w kontekście automatyzacji i rozwoju technologii jak ChatGPT czy Copilot. Technologia kwantowa wydaje się być dobrym kierunkiem, żeby utrzymać się na rynku, ale co ważniejsze, mieć przy tym spory fun i wyjść z rutyny. To nie jest kolejne składanie klocków, tylko wymyślanie i tworzenie nowych rzeczy, co doświadczonym osobom daje satysfakcję. Obszar oprogramowania na komputery kwantowe to nisza, w której my jako Polska mamy olbrzymie szanse. Musimy tylko skoncentrować naszą uwagę w tym miejscu. To nie jest jedyne miejsce, gdzie możemy rozwijać silne kompetencje, ale jedno z tych, które nie jest koszmarnie kapitałochłonne, jak budowa hardware’u.

Piotr
Jest teraz kolejny aspekt. Jesteśmy na granicy prawa Moore’a, komputery nie będą znacząco przyspieszać. Będziemy mieli zwiększenie liczby rdzeni, ale mamy prawo Amdahla i wiemy, że są ograniczenia. Będziemy musieli zaatakować inne metody prowadzenia obliczeń. Kwantowe to jeden przykład, ale ludzie próbują też neuromorficznych, stricte optycznych, asynchronicznych. Hardware będzie się zmieniał i trzeba już myśleć, jak pisać pod ten zmieniający się hardware. Jak wykorzystać naturę i sprzęt, który się będzie pojawiał, do rozwiązywania trudnych problemów: transportu, optymalizacji, alokacji zasobów, przewidywania przyszłości. Komputery kwantowe są tu specyficznym przykładem, ale nie jedynym.

Tomasz
Pytałeś wcześniej o case’y. Logistyka to jedno z miejsc, gdzie komputery kwantowe są wykorzystywane, albo przynajmniej są próby wykorzystania. Również w Polsce. Także branża automotive. Tych branż jest sporo. Badania, jakie widzieliśmy, wskazują trzy kluczowe, gdzie impakt będzie największy: finanse, cyberbezpieczeństwo i farmacja. Dlatego o tych trzech mówiliśmy.

Piotr
Ja mam nadzieję, że również przetwarzanie informacji naukowej, a w szczególności satelitarnej. Chociaż my próbujemy też pytać, jak przetwarzać informację astrofizyczną, na przykład z detektorów fal grawitacyjnych, z wykorzystaniem komputerów kwantowych. Tu też prowadzimy takie badania.

Tomasz
I to jest super case. Mało mówiliśmy o przecięciu AI z komputerami kwantowymi. Jednym z obszarów, gdzie klasyczne komputery mają problem, są dane kwantowe. Gdzie na wejściu mamy dane kwantowe i chcemy je kwantowo przetwarzać, chociażby dane z sensorów. To jest obszar, gdzie komputerowi klasycznemu ciężko konkurować z kwantowym. To jest przyszłość, gdzie będziemy w stanie przetwarzać dane, które sprawiają nam problem na klasycznych komputerach. Tych punktów przecięcia z klasycznym AI jest bardzo dużo, chociażby wsparcie rozwoju samej technologii kwantowej, optymalizacja obwodów kwantowych. Jest taka spółka, Q-Control z Australii, która zbiera olbrzymie rundy finansowania. Stosuje AI właśnie do optymalizacji obwodów kwantowych. To przykłady z rynku, gdzie mamy ten styk z korzyścią dla obu stron. To jest wielowymiarowa przestrzeń, którą ciężko się upakowuje na klasycznym komputerze. Załadowanie takiego wektora stanu na komputerze kwantowym jest łatwiejsze. Potencjał jest bardzo duży. Jedna rzecz odnośnie rozwoju. Zachwycamy się obecnymi modelami. Z jednej strony rozwijają się kierunki kompresji tych modeli. Z drugiej strony, obecne modele, przy trenowaniu, najpopularniejszą metodą jest backpropagation. Pojawiają się nowe metody, trochę inspirowane tym, jak działa mózg. Piotr wspomniał o komputerach neuromorficznych. Chociażby predictive coding, dziedzina inspirowana tym, jak funkcjonuje nasz mózg, jak uczą się nasze neurony, a one nie uczą się przez backpropagation. W mózgu to nie są zdigitalizowane jednostki informacji, tam jest funkcja ciągła i nieliniowa. Klasyczne komputery nie najlepiej sprawują się do przetwarzania tego typu sygnałów, a komputery kwantowe jednak lepiej. Jak będziemy szli w stronę czerpania inspiracji z działania naszego mózgu w dalszym rozwoju AI, to udział komputerów kwantowych, moim zdaniem, będzie tylko większy.

Rafał
Chciałbym jeszcze poruszyć temat związany z programowaniem kwantowym. Osoby związane z programowaniem klasycznym wiedzą, że zwykły program nie jest różniczkowalny. Czyli nie jestem w stanie policzyć jego pochodnej.

Karol
Od tego zaczęliśmy.

Rafał
Dokładnie tak. Dlaczego to jest ważne? Cała nasza klasyczna AI polega na tym, że możemy sieć neuronową zróżniczkować i, dając jej przykłady, uczyć ją, czyli znaleźć takie parametry, które najlepiej mapują dane wejściowe na wyjściowe. To pokazuje przewagę podejścia, gdy nie wiemy, co się dzieje w sieci, ale ucząc ją, możemy sprawić, że będzie rozwiązywała nasze problemy. Klasyczne programowanie jest od drugiej strony: mówimy dokładnie, co ma być zrobione. Nie możemy wykorzystać podejścia z sieci neuronowych, bo nie da się znaleźć pochodnej zwykłego programu. I tu pojawia się magia komputerów kwantowych. Każdy program na komputerze kwantowym jest różniczkowalny, czyli możemy połączyć te dwa paradygmaty. Z jednej strony możemy sami napisać program, zaproponować, jakie powinno być rozwiązanie, a z drugiej strony, zamiast doprecyzowywać wszystko, pisząc kod, możemy dać przykłady i poprosić, żeby program się dodatkowo douczył. To jest zupełnie nowy paradygmat, który może pozwolić na rozwiązywanie problemów, których teraz nie wiemy, jak ugryźć. Prostym przykładem jest wycena instrumentów finansowych, na przykład opcji amerykańskich, gdzie osoba posiadająca instrument może go wykonać w dowolnym czasie. Zakładamy, że wykona go w sposób optymalny. Musimy znaleźć strategię, która pokazuje, jak optymalnie wykonać ten instrument. To połączenie pozwala na to, że rzeczy, które wiemy jak zrobić, możemy zaimplementować na komputerze kwantowym, a samą metodę, kiedy to zrobić, znalezienie tej strategii, możemy się nauczyć. To ciekawe koncepcje, które będą się pojawiały, a my jesteśmy dopiero na początku tej drogi.

Piotr
To ja przebiję może poziom science fiction i włączę moją fantastykę, ale też nałożę malutką czapeczkę ESA. Mówiłeś o danych kwantowych. Możemy je zbierać z sensorów, a te sensory już są na orbitach. One produkują stany kwantowe. Jeżeli te stany będziemy mogli zapamiętywać, teleportować pomiędzy satelitami albo do komputerów kwantowych na Ziemi, na Księżycu, czy na orbicie – bo centra obliczeniowe na orbicie też niedługo będą – to możemy mówić o teleportacji tych stanów. Możemy je w sposób koherentny, czyli bez niszczenia informacji kwantowej, przetwarzać. I tutaj możemy je przetwarzać już tylko i wyłącznie na komputerach kwantowych. Co z tego wyjdzie? Nie wiem. Ale komponenty tego już istnieją. Sieci komunikacyjne kwantowe, nie tylko dystrybucja klucza, ale przesyłanie stanów kwantowych, to już istnieje. Teleportacja też, i to też w Polsce robimy, w CAMK w Toruniu. W tym kierunku idziemy. W tym momencie możemy zbierać informację kwantową z sensorów, powiedzmy na orbicie z różnych kawałków Ziemi, i przetwarzać ją koherentnie. Co z tego wyjdzie, jeszcze nie wiemy, ale wydaje nam się, że może być znacząca poprawa jakości wyników pomiarów. Na przykład bardzo precyzyjne pomiary grawitacji na Ziemi, co ma znaczenie, bo mówi nam, co jest pod spodem, kiedy na przykład jakiś wulkan mógłby wybuchnąć. To jest przydatna wiedza. Także poza zastosowaniami, które są hype’owe i w których są pieniądze, szczególnie w finansach, są też zastosowania naukowe, gdzie nauka ma znaczenie i chcemy lepiej zrozumieć naturę i nasz świat.

Tomasz
Te podatki z tych finansów wspierają rozwój właśnie tych rzeczy, o których mówisz.

Karol
Panowie, chciałem wam serdecznie podziękować za to spotkanie. Trochę się pośmialiśmy, ja się sporo dowiedziałem, nie wiem, czy dużo zrozumiałem. A skoro była mowa o podatkach, to powiem tak: może nie życzę nam tych wysokich podatków, ale z waszymi głowami życzę wam jednego. Płaćcie jak najwięcej jak najwyższych podatków. Czyli zarabiajcie po prostu w Polsce.

Piotr
Zgadzam się, i tutaj jest apel. Potrzebujemy stabilnego, spokojnego finansowania. Potrzebujemy przyjaznego kraju, do którego mogą przyjechać ludzie z różnych części świata i nie muszą walczyć o kartę pobytu, o wizę. To są prawdziwe problemy. O wizę do Polski, nawet jeżeli pracują naukowo. Zróbmy kraj, który jest bardziej przyjazny ludziom, gdzie ludzie czują się bezpieczni. Bezpieczeństwo fizyczne jest duże, ale potrzebujemy ochrony zdrowia, która funkcjonuje, lepszego wsparcia administracyjnego, mniej papierków dla naukowców, więcej czasu na myślenie. I jakieś pieniądze dla doktorantów, żeby spokojnie usiedli, uczyli się, a potem poszli do nauki, do przemysłu i rozwijali Polskę w sposób intelektualny. Muszą mieć perspektywę, ale muszą też przeżyć, mieć dach nad głową. To są nasze problemy. Od kapiącej wody z dziurawego dachu do obliczeń kwantowych jest jakiś związek. Więc apel do możnych tego świata: pomóżcie nam.

Tomasz
Ale żeby pozytywnie skończyć, chcę powiedzieć, że coraz więcej obcokrajowców chce się przeprowadzać do Polski. Stajemy się powoli krajem, gdzie na tle Europy całkiem fajnie się mieszka. Idealnie nie jest, zgadzam się z Piotrem, ale to, co jest super i co nas buduje, rozwijając Thinkubit, to że na świecie jest bardzo dużo polskich naukowców, polskich talentów, którzy są za granicą. Oni z chęcią by do kraju wrócili, tylko chcą robić ciekawe rzeczy, chcą mieć do tego warunki. Robimy, co możemy, ale pomoc na pewno się przyda.

Karol
Panowie, zatem serdecznie dziękuję za spotkanie, za rozmowę, za waszą wiedzę i działanie. I płaćcie te podatki. Dzięki serdeczne za waszą uwagę i czas.