Quarks Interactive - românii care inventează viitorul umanității

Quarks Interactive este un startup care a dezvoltat Quantum Odyssey, primul joc prin care poți învăța conceptele computerelor cuantice. De asemenea, ei lucrează cu firme mari din IT, precum IBM, pentru crearea de software care să funcționeze cu aceste calculatoare cu adevărat ale viitorului.

Un calculator cuantic folosește proprietățile cuantice ale materiei, precum superpoziția sau inseparabilitatea cuantică, pentru a efectua operațiuni pe date. Datorită calităților cuantice, calculele se pot face mult mai rapid, iar specialiștii spun că aceste calculatoare ar putea deține răspunsul pentru marile întrebări ale universului. De ce? Într-un limbaj ultra simplist, dacă un calculator clasic funcționează pe baza unor operațiuni bazate pe biți, adică șiruri de 0 și 1, un calculator cuantic folosește… qubiți (quantum bit) care nu sunt doar 0 și 1, ci pot fi 0 și 1 în același timp. Acest lucru poate duce la un număr enorm de calcule și rezultate finale.

Cei care știu spun că momentul cuantic al tehnologiei este cu adevărat o nouă revoluție industrială, una care poate schimba omenirea pentru totdeauna. Dacă revoluția industrială a făcut posibilă lumea modernă, quantum computing ar putea crea viitorul. Avantajul este în capacitatea aproape nelimitată de calcul a computerelor cuantice. Probleme care altfel ar fi rezolvate în mii de ani ar putea avea răspunsuri în câteva minute. Teoria este acolo, iar avansul practic se îmbunătățește de la an la an.

De altfel, când vine vorba de tehnologia cuantică suntem aproape de a ajunge la ceea ce se numește „supremație cuantică”, momentul când un computer cuantic va rezolva o problemă altfel nerezolvabilă de uneltele moderne. Conform IBM, acest lucru se va întâmpla în 2025.

Dar în calea acestor lucruri stă o provocare uriașă. Adică să poți învăța destui oameni despre quantum computing și nu doar experții să aibă acces la această tehnologie.

După această introducere necesară, dar încă superficială, trebuie spus că produsul Quarks Interactive este unul care vrea să ajute tocmai această zonă. Quantum Odyssey este un joc sau o platformă no code și care nu are nevoie de cunoștințe de matematică ce poate învăța oamenii zona cuantică într-un mod vizual, un aspect extrem de dificil în momentul de față.

Noi am vorbit cu Laurențiu Niță pentru a afla care este stadiul de dezvoltare pentru un adevărat sistem de operare pentru computerele cuantice, dar înainte de toate, am vrut să ne explice ca unor neinițiați computerele acestea și cum pot fi făcute aceste tehnologii amuzante. Și știți ce, nici măcar nu voi traduce răspunsul lui.

„I’d say if you like deep relaxing music, awesome British accents and seeing things go boom, balls, and lasers there is a puzzle game for you called Quantum Odyssey. After you are done, we can sit and talk like two quantum computing knowledgeable enthusiasts”.

Laurențiu conduce o echipă mică ce dezvoltă Quarks Interactive de 4 ani încoace, formată din fizicieni cuantici, oameni din educație, dezvoltatori de jocuri și artiști.

Produsul dezvoltat de Quarks Interactive este primul produs no code care poate descrie fiecare logică posibilă a unui computer cuantic. Dar nu e doar un joc, deși prima oară pare că așa ar fi. Prin înțelegea vizualurilor în Quantum Odyssey utilizatorii le pot folosi pentru a comunica algoritmi cuantici către computere de acest fel.

Astfel, produsul acționează ca un pod între cele două algebre - cea liniară și cea booleană. Practic, face imposibilul. Traduce în limbaj universal ceea ce nu ar avea cum să fie tradus astfel. Algebra booleană folosește aceeași logica precum limbajele. Într-un fel sau altul calculatoarele sunt doar mașinării foarte rapide de traducere a unor propoziții logice. Dar algebra liniară folosită în lumea cuantică nu se mai folosește de această logică. Cum ai putea cu datele actuale să te asiguri, de exemplu, că vei extrage dintr-un pachet de 4 cărți Asul de fiecare dată. Nu o vei putea face. Dar prin tehnologia cuantică acest lucru poate deveni realitate, deși e greu de explicat în cuvinte. Dar de la teorie la practică trebuie dezvoltate mașinării hardware care să funcționeze după aceste reguli, dar și software care să fie o interfață între utilizator și mașinărie.

Pentru Laurențiu, Quantum Odyssey este deja un sistem de operare pentru computere cuantice în acest moment. „Dacă un sistem de operare este o interfață care ușurează munca pentru aplicații complexe și aduce o anumită formă de standardizare, atunci QO poate fi folosit pentru aplicații ce urmează să fie construite”, spune Laurențiu.

Cu ajutorul produsului se pot construi așa numite porți cuantice (quantum gates) care permit crearea de algoritmi cu o complexitate mare, o relație similară cu cea dintre un sistem de operare tradițional și o aplicație. Pe măsură ce produsul va fi finanțat, QO va putea stoca mai mulți qubiți și să eficientizeze munca acestora.

„Sunt încrezător că un computer cuantic nu va înlocui computerele clasice în următorii 50 de ani pentru că sunt unele funcții (n.r. - cum ar fi adiția) pentru care computerele cuantice nu aduc niciun avantaj. Dar ele sunt eficiente să rezolve probleme numite BQP, adică acele probleme care descoperă un minimum într-o matrice uriașă. Așadar, Quantum Odyssey este prin definiție deja un sistem de operare care e la fel de bun ca și hardware-ul existent”, explică cercetătorul român.

Quantum Odyssey încearcă să îmbunătățească accesibilitatea la învățarea tehnologiei cuantice. Practic, pune informații esențiale în mâna celor care nu-și permit să se ducă la universități pentru a învăța acest lucru. Jocul costă 10 dolari și de multe ori este oferit gratuit la evenimente care promovează alfabetizarea cuantică.

„Profiturile noastre vin din colaborări cu firme mari din zona de tehnologie și din contracte cu instituții de învățământ. Anul trecut am cheltuit mai puțin decât am primit, mai ales că avem în față multe dezvoltări până la o lansare mainstream publică”, mai spune fondatorul român.

Jocul este prima fază a dezvoltării, o modalitate de a crește accesibilitatea la tehnologie. A doua etapă va fi un focus pe inteligență artificială folosită pentru construirea de algoritmi cuantici.

„Baza de date de algoritmi descoperiți ne va ajuta să antrenăm o inteligență artificială care va accelera legăturile dintre probleme reale și algoritmi cuantici. Vrem să devenim un jucător esențial în designul de algoritmi pentru hardware agnostic (practic, orice algoritm să fie compatibil cu orice hardware). Practic, vrem să fim ceea ce este Google astăzi pentru internet”, mai explică fondatorul Quarks Interactive.

De asemenea, platforma este una gamificată, astfel că utilizatorii pot concura pentru a căpăta mai multe informații. Avantajul e că utilizatorii nu trebuie să știe matematică sau calculatoare pentru a învăța despre computere cuantice prin Quantum Odyssey. De altfel, unul dintre obiectivele lui Laurențiu este să aducă QO în orice instituție educațională din lume. „Suntem parte a unui consorțiu care a primit recent 17 milioane de dolari de la Uniunea Europeană pentru a dezvolta o curriculă de quantum computing în Europa”.

Quantum Odyssey mai este folosit la Măgurele Summer School pentru educarea studenților, dar și alte facultăți au început să folosească produsul. În plus, Societatea Americană de Fizică i-a contractat pe cei de la Quarks pentru a crea un board game care este distribuit în 10.000 de clase din toată țara. „Urmează să începem și un proiect sponsorizat de UE cu 24 de universități, iar din 2023 vom fi în marile instituții de învățământ din Europa”, explică Laurențiu Niță.

Quarks Interactive a dezvoltat primul software independent conectat la un calculator cuantic. Au reușit asta cu ajutorul specialiștilor de la IBM Quantum care dezvoltă hardware universal cuantic. „Ei sunt cei care ne-au găsit, au fost impresionați de munca noastră și ne-au rugat să conectăm hardware-ul lor la softul nostru”, explică Laurențiu. E un moment incipient, dar care poate fi comparat poate chiar cu momentele de start ale internetului, care a devenit o unealtă obligatorie pentru omenire.

„Când vom mânui această unealtă, vom căpăta acces la cunoștințe puternice și la oportunități de colaborare. Logica cuantică va fi la fel de puternică precum conectarea la internet. Cei care vor reuși să facă asta vor avea acces la cunoștințe și unelte nemaiștiute”, spune Laurențiu Niță.

Sistemul dezvoltat de Quarks Interactive este compatibil cu IBM Qiskit și penQASM, limbaje de programare pentru computerele cuantice, așadar orice este realizat prin Quantum Odyssey este compatibil pe hardware-ul cuantic IBM. Au ajuns la acest lucru prin invenția lui Laurențiu Niță și metodele matematice patentate în Statele Unite.

Quarks Interactive au lansat o campanie de crowdfunding pe platforma investițională SeedBlink în 2020 când au primit 115.000 de euro. Laurențiu menționează că nu au avut nevoie de investiție în ultimii doi ani, datorită faptului că au fost profitabili încă din 2021 cu ajutorul contractelor cu giganți ai lumii tehnologiei.

În momentul de față Quarks Interactive se pregătește să strângă o rundă de investiții de peste 2 milioane de dolari. „După 4 ani de cercetări și după ce aproape am terminat Quantum Odyssey, suntem siguri că avem ceea ce trebuie și vrem să construim unelte puternice și viabile comercial pentru lumea cuantică”, explică Laurențiu Niță.

De asemenea, Quarks Interactive au fost invitați să fie parte din acceleratorul InnovX-BCR. „Nu am putut rezista nivelului de educație de business propus de InnovX-BCR. Cred că este cel mai bun accelerator din România. Am învățat ceea ce aveam nevoie pentru a construi un drum pentru creșterea afacerii noastre și pentru a ne pregăti pentru runda Seed”, spune Laurențiu.

El menționează că materialele educaționale și uneltele oferite de InnovX-BCR i-au ajutat să descopere lucruri de care nici nu știau că au nevoie. „A fost dificil să obținem un feedback direct, dar ne-a adus o viziune generalistă asupra modului de construcție a business-ului cu fundații solide pentru creștere”, mai explică fondatorul și cercetătorul român.

De altfel, chiar dacă domeniul în care activează este unul mai mult decât complex, Laurențiu spune că la un pitch nu se simte ca „cel mai deștept din cameră”. Ba chiar spune că pentru creștere personală, un fondator are nevoie de o doză zilnică de sindrom al impostorului.

„La pitch nu sunt ca să îi învăț pe oameni quantum computing, ci sunt un învățăcel în a crește un business rezistent”, spune Laurențiu Niță. În momentul de față Quarks Interactive se concentrează pe întâlniri cu fonduri de investiții din zona deeptech care au în componență și fizicieni care pot analiza zona tehnologică, ceea ce încă lipsește în zona de fonduri românești. Cu toate acestea, o parte din investitorii angel din prima rundă vor să contribuie și la următoarea investiție pentru a crește piața spre una cât mai internațională.

Tehnologia cuantică este și greu de explicat, dar mai are și mult până la evoluția finală. Deși au fost făcute dezvoltări puternice de către marii jucători, ea mai are până-și va dezvălui toate secretele. Laurențiu chiar menționează că este un domeniu al descoperirii permanente.

„Ce știm este că natura are la baza stări de energie discrete, numite cuante (în fizică, o cuantă este o entitate indivizibilă a valorii energie respectiv al momentului particulelor elementare ale materiei; cuvântul provine din latină,  "quantus", și înseamnă "cât." - n.red). Așadar, și toate celelalte domenii sunt emergente din fizica cuantică. Chimia, biologia, finanțele”, spune Niță.

El menționează un amănunt interesant. Există un concept numit numărul lui Eddington, care a calculat că numărul de protoni din Univers ar fi de 10 la puterea 80. Și dacă progresul tehnologic continuă în ritmul actual, doar uitându-te la drumul IBM, am putea avea un computer cuantic care poate realiza calcule ce vor depăși numărul lui Eddington până în 2024.

Dar tehnologia este atât de complexă încât rămân și multe mistere. În lumea cuantică există astfel o problemă de „zgomot”. Sau mai precis - QEC - Quantum Error Correction, pentru a te asigura că rezultatele finale sunt cele corecte, pentru că nu mai folosim un sistem de măsurare clasic.

„Până la noi descoperiri QEC există semne de întrebare dacă vom reuși să simulăm întregul Univers, de la început până astăzi. Momentan există doar un framework teoretic. Asta arată cât de adâncă este această gaură de iepure care reprezintă capacitatea sistemelor cuantice”, spune Laurențiu Niță.

Evident că l-am întrebat pe Laurențiu și cum vede lumea în 2050. Ca un adevărat cercetător spune din start că ceea ce zice s-ar putea să fie departe de adevăr. El menționează că se ferește să menționeze de Quantum AI, adică aplicații cu machine learning care rulează cuantic.

„Cred că primele inteligențe artificiale cu simțământ vor rula cuantic. Legea lui Moore se apropie de finalul utilității sale. De asemenea, dacă nu rezolvăm problema P=NP (n.r. - o problemă informatică prin care un calculator poate verifica o soluție a unei probleme, dar nu o și poate rezolva) nu văd cum ne-am putea apropia de un adevărat AI așa cum am văzut în filmele SF. Sper doar că etica și reglementările vor fi puternice pentru a ne asigura îmbunătățirea ca specie și imortalizarea locului nostru în Univers”, mai spune Laurențiu.