Komputery kwantowe bazują na rozwiązaniach rodem z pracowni naukowych fizyków i nie jest łatwo wyjaśnić, na czym polega ich działanie. W tym systemie inaczej podchodzi się do obliczeń, koncepcja bazuje na fizyce kwantowej.
Qubit i rewolucja
Podstawowymi elementami budowy kwantowego komputera są bramki logiczne, tzw. qubity. Jak tłumaczy Joseph Reger, chief technology officer w Fujitsu na region EMEA, bity są z kolei powiązane z qubitami, które nie będą miały na stałe ustalonej wartości 0 lub 1, jak w obecnie stosowanych urządzeniach. Będzie w stanie pośrednim jako superpozycja 0 i 1. Choć jednostkowy wynik obliczeń komputera kwantowego będzie niepewny, to po zrobieniu całej serii średnia wartość z dużą dokładnością określi prawidłowy wynik – tym dokładniejszy, im więcej obliczeń dokona urządzenie. Qubit niesie w sobie naraz o wiele więcej informacji niż zero-jedynkowy bit. Dlatego jest w stanie wykonać równolegle wiele obliczeń.
Prace w laboratoriach nad takimi rozwiązaniami trwają od dawna, ale ponieważ komputery kwantowe pracowały w temperaturach bliskich zera bezwzględnego, trudno było sobie wyobrazić ich komercyjne zastosowanie.
Teraz się to zmienia. – Komputery kwantowe pojawią się w szerszym użyciu. Pytanie tylko – jak szybko. Pierwsze tradycyjne komputery przeszły daleką drogę od wielkich szaf zajmujących całe pomieszczenia do „komputerów” prawie niewidocznych gołym okiem w ciągu 40 lat. Tempo rozwoju technologii powinno jednak pomóc nam wprowadzić komputery kwantowe „pod strzechy” dużo szybciej – mówi Łukasz Bromirski, dyrektor techniczny w polskim oddziale Cisco. – W najlepszym wypadku dzisiejsze komputery kwantowe zajmują przestrzeń porównywalną z jedną–dwoma szafami telekomunikacyjnymi i potrafimy sobie już wyobrazić, że da się je zmniejszyć do wielkości tradycyjnego urządzenia biurkowego w przewidywalnym czasie. Trudno zatem nie zakładać, że w ciągu np. najbliższej dekady pojawią się technologie pozwalające zmniejszyć je do rozmiaru telefonu – dodaje.
Analitycy Market Research Future prognozują, że rynek ten w najbliższych latach będzie rosnąć w średniorocznym tempie 24 proc. i w 2022 r. jego wartość sięgnie 2,5 mld dol.
Komercyjne zastosowanie komputerów kwantowych na dobre się dopiero rozpoczyna. Firma D-Wave Systems przygotowała pierwszy na świecie komputer z rejestrem kwantowym. Stopniowo rozwijano najpierw koncepcję, by dojść do urządzeń, którymi zainteresowali się potentaci, tacy jak Google czy Lockheed Martin. Dzisiaj nad kwantowymi rozwiązaniami intensywnie pracują choćby Fujitsu, Microsoft czy IBM.
Wyścig firm
IBM w grudniu 2017 r. ogłosił, iż 12 firm i instytucji, jak JPMorgan Chase, Daimler AG, Samsung Oxford University i University of Melbourne, zaczyna korzystać z systemów kwantowych IBM Q. – Widzimy kilka następnych lat jako początek komercyjnej epoki kwantowej. Nasza sieć będzie służyć jako narzędzie, dzięki któremu obliczenia kwantowe będą bardziej dostępne dla firm i organizacji dzięki dostępowi do najbardziej zaawansowanych systemów ekosystemu kwantowego – mówi Dario Gil, wiceprezes działu AI i IBM Q, IBM Research.
– Współpracując z klientami, wspólnie możemy odkrywać, jak komputery kwantowe mogą rozwiązać wcześniej nierozwiązywalne problemy w usługach finansowych, motoryzacji lub chemii – dodaje.
Fujitsu z kolei oferuje rozwiązanie Digital Annealer, czyli etap pośredni pomiędzy klasycznymi architekturami komputerowymi i kwantami. Wykorzystywana jest w nich tradycyjna technologia półprzewodników z elastycznymi konfiguracjami obwodów, które umożliwiają obsługę szerszego zakresu problemów, niż może to rozwiązać obecna technologia obliczeń kwantowych. Firma pracuje nad nim z klientami, takimi jak jak Recruit Communications, Mitsubishi UFJ Trust Investment Technology Institute, Fujifilm i Fixstars.
– Komputer kwantowy jest w stanie modelować naturę – mówi Krysta Svore, kierująca opracowywaniem oprogramowania Microsoft zaprojektowanego do komputerów kwantowych. – W przypadku klasycznych komputerów nie jesteśmy w stanie zrozumieć tych procesów – dodaje.
Wszyscy eksperci podkreślają, że pełnię możliwości urządzeń kwantowych zobaczymy dopiero za jakiś czas, a wykorzystanie technologii wciąż odbywa się w ograniczonym zakresie. Jednak opcja nawet kilkudziesięciokrotnego przyspieszenia pracy obecnie stosowanych systemów rozpala wyobraźnię i zachęca do dalszej i coraz intensywniejszej pracy nad komputerami kwantowymi.
