Τα αποτελέσματα των περισσότερων επιστημονικών εργασιών που αναφέρουν προόδους στους κβαντικούς υπολογιστές δεν μπορούν να αναπαραχθούν, σύμφωνα με νέα ανάλυση που πραγματοποίησε ομάδα με επικεφαλής τον Wolfgang Mauerer στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο Εφαρμοσμένων Επιστημών του Regensburg στη Γερμανία. Οι ερευνητές αξιολόγησαν χιλιάδες δημοσιεύσεις και διαπίστωσαν ότι, στη μεγάλη τους πλειονότητα, δεν παρέχουν αρκετές πληροφορίες ώστε ένας ανεξάρτητος επιστήμονας να επαληθεύσει τα ευρήματα. Το εύρημα ενδέχεται να υπονομεύσει την αξιοπιστία ορισμένων επιτευγμάτων που έχει διαφημίσει ο ταχέως αναπτυσσόμενος κλάδος τα τελευταία χρόνια, πυροδοτώντας μια “κρίση αναπαραγωγιμότητας”.
- Στις 127 εργασίες που αναλύθηκαν χειροκίνητα, μόνο το 24,4% παρείχε κώδικα που μπορούσε να δοκιμαστεί.
- Από αυτόν τον κώδικα, το 64,5% απέτυχε να εκτελεστεί επιτυχώς.
- Στην αυτοματοποιημένη ανάλυση σχεδόν 5.000 εργασιών, μόνο το 26,8% έδινε αρκετές πληροφορίες για απόπειρα αναπαραγωγής.
Δύο επίπεδα ανάλυσης, από τις 127 στις σχεδόν 5.000 εργασίες
Η μελέτη διεξήχθη σε δύο στάδια. Αρχικά, η ομάδα αξιολόγησε χειροκίνητα ένα επιμελημένο δείγμα 127 εργασιών των τελευταίων πέντε ετών. Στη συνέχεια, χρησιμοποίησε ένα πρόγραμμα υπολογιστή για να αυτοματοποιήσει και να γενικεύσει την ανάλυση σε 4.966 εργασίες.
Για να εκτιμηθεί η αναπαραγωγιμότητα κάθε εργασίας, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν πέντε κριτήρια. Τα τρία πρώτα εξέταζαν αν η εργασία περιλάμβανε κώδικα που θα μπορούσε να τρέξει σε ανεξάρτητο κβαντικό υπολογιστή και πόση τεκμηρίωση και οδηγίες παρέχονταν. Το τέταρτο αφορούσε τις διαθέσιμες πληροφορίες για το υλικό (hardware), ενώ το πέμπτο έλεγχε αν το παρεχόμενο πρόγραμμα μπορούσε να εκτελεστεί χωρίς σφάλματα.
Μόνο περίπου ένας στους τέσσερις επιστημονικούς φακέλους έδινε αρκετές πληροφορίες για να επιχειρηθεί καν η επαλήθευση των αποτελεσμάτων.
Τι είναι η κρίση αναπαραγωγιμότητας και γιατί μετράει
Η αναπαραγωγιμότητα — η δυνατότητα ανεξάρτητων ερευνητών να φτάσουν στα ίδια αποτελέσματα ακολουθώντας την ίδια μέθοδο — θεωρείται θεμέλιο της επιστημονικής αξιοπιστίας. Όταν μεγάλο ποσοστό δημοσιεύσεων σε έναν κλάδο δεν μπορεί να επαληθευτεί, οι ειδικοί μιλούν για “κρίση αναπαραγωγιμότητας”, ένα φαινόμενο που έχει απασχολήσει και άλλους επιστημονικούς τομείς.
Στην περίπτωση της κβαντικής υπολογιστικής, το ζήτημα έχει πρακτική σημασία: υπάρχουν ελάχιστα προβλήματα που, με βεβαιότητα, μόνο ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί να λύσει, ενώ το τι άλλο θα μπορούσαν να προσφέρουν αυτές οι μηχανές παραμένει ανοιχτό ερώτημα. Ερευνητές σε όλο τον κόσμο διερευνούν πλήθος εφαρμογών, από την προσομοίωση μορίων μέχρι τη βελτιστοποίηση της αεροπορικής εφοδιαστικής. Για να καθιερωθεί όμως οποιαδήποτε τέτοια χρήση, θα πρέπει να λειτουργεί σε πολλούς διαφορετικούς κβαντικούς υπολογιστές — και άρα να είναι αναπαραγώγιμη.
Το ασταθές υλικό ως βασική αιτία
Κατά τον Mauerer, ένας σημαντικός λόγος για το εύρημα είναι η μεταβλητότητα και η ασυνέπεια του κβαντικού υλικού, που βρίσκεται ακόμη σε φάση ωρίμανσης. Στους συμβατικούς υπολογιστές, οι ερευνητές μπορούν να δουλεύουν σε πολύ αφηρημένο επίπεδο, χωρίς να ανησυχούν αν τα φυσικά χαρακτηριστικά της μηχανής αλλάζουν από μέρα σε μέρα. Αυτό δεν ισχύει για τους σημερινούς κβαντικούς υπολογιστές, στους οποίους η πρόσβαση γίνεται συχνά μέσω cloud.
“Δεν θέλω να αποδώσω την έλλειψη αναπαραγωγιμότητας απλώς σε κάποια οκνηρία των συγγραφέων ή στην απουσία απαιτήσεων από την κοινότητα. Οι κβαντικές μηχανές είναι από μόνες τους ασυνήθιστα μεταβλητές”, λέει. Ο ίδιος σημειώνει ότι το πρόβλημα δεν είναι νέο: “Κάναμε μια μικρότερης κλίμακας μελέτη πριν από τέσσερα ή πέντε χρόνια, και ήδη διαπιστώσαμε ότι η κατάσταση ήταν κακή, αλλά δεν βελτιώθηκε πραγματικά με τον χρόνο. Νομίζαμε ότι τα νούμερα θα ήταν καλύτερα μέχρι τώρα”.
Οι απόψεις της κοινότητας διίστανται
Ο William Zeng από το Unitary Foundation, μη κερδοσκοπικό οργανισμό κβαντικής τεχνολογίας, λέει ότι δεν εκπλήσσεται από τα αποτελέσματα. “Το λογισμικό, ειδικά σε έναν ταχέως εξελισσόμενο τομέα όπως η κβαντική υπολογιστική, είναι κάτι ζωντανό και χρειάζεται κοινότητες συντηρητών”, αναφέρει, εκτιμώντας ότι ο συνδυασμός συλλογικών προσπαθειών και η χρήση πρακτόρων τεχνητής νοημοσύνης για τη συγγραφή κώδικα θα βελτιώσουν την κατάσταση.
Ο Fred Chong από το Πανεπιστήμιο του Σικάγο δηλώνει ότι δεν ανησυχεί ιδιαίτερα. “Η κβαντική υπολογιστική και τα συστήματα λογισμικού βρίσκονται στα σπάργανα και αλλάζουν ραγδαία. Η αναπαραγωγιμότητα γίνεται μεγαλύτερη προτεραιότητα καθώς ο τομέας ωριμάζει”, λέει, θυμίζοντας ότι και στην κλασική επιστήμη υπολογιστών χρειάστηκαν δεκαετίες για να καθιερωθούν πρότυπα επαλήθευσης.
Παρ’ όλα αυτά, όπως τονίζει ο Ralf Ramsauer, επίσης μέλος της ομάδας στο Regensburg, υπάρχει διάθεση για αλλαγές και η αρχική ανταπόκριση στη μελέτη ήταν θετική. Οι ερευνητές, λέει, θα πρέπει να σκέφτονται την αναπαραγωγιμότητα από την αρχή κάθε πειράματος — και για όσους δεν ξέρουν από πού να ξεκινήσουν, η μελέτη προσφέρει ένα υπόδειγμα για τη δημιουργία ενός “πακέτου αναπαραγωγιμότητας”.
Θεωρείτε ότι η ταχεία καινοτομία στην κβαντική υπολογιστική δικαιολογεί προσωρινά τη χαμηλή αναπαραγωγιμότητα, ή μήπως ο κλάδος χρειάζεται αυστηρότερα πρότυπα από τώρα; Πείτε μας τη γνώμη σας.
