Komputery kwantowe przyniosą obliczeniową rewolucję. Czy aby na pewno?

Kilka lat temu komputery kwantowe pojawiły się jako zwiastun przełomu technologicznego. Ich rozwój napotyka jednak na bariery i często budzi wątpliwości. Na razie nie wyszły poza projekty badawcze.

Publikacja: 14.02.2023 02:53

Komputery kwantowe wymagają specjalnych warunków jak chłodzenie na granicy temperatury zera bezwzglę

Komputery kwantowe wymagają specjalnych warunków jak chłodzenie na granicy temperatury zera bezwzględnego, choć nowsza generacja ma nieco mniejsze wymagania. Na zdjęciu urządzenie IBM.

Foto: Connie Zhou for IBM/IBM Research/CC BY-ND 2.0

Sprzedaż usług opartych na technologiach kwantowych ma wzrosnąć do 8,6 mld dol. w 2027 r., a inwestycje w sektorze osiągną 16,4 mld dol. na koniec 2027 r. według prognoz IDC. Zdaniem firmy doradczej EY zyski z zastosowania tej technologii i jej znaczenie będą wielokrotnie większe, choć jej pełna komercjalizacja będzie możliwa w perspektywie dziesięciu lat.

Nie brakuje jednak głosów krytycznych wskazujących na ogromne bariery przed rozwojem technologii, która póki co wykorzystywana jest raczej przez placówki badawcze niż biznes.

Główny motor transformacji?

Ogromne moce obliczeniowe komputerów kwantowych, nieporównywalne z tradycyjnymi, wskazują na możliwość natychmiastowego wykonywania obliczeń, które innym urządzeniom zajęłyby setki czy tysiące lat. Wymagają jednak specjalnych warunków, jak chłodzenie na granicy temperatury zera bezwzględnego, choć nowsza generacja ma nieco mniejsze wymagania.

Te możliwości chce wykorzystywać wiele branż, np. medyczna przy tworzeniu nowych leków. Przykładem może być współpraca Quantum Computing i IPQ Analytics, dzięki której ma powstać technika poprawiająca efektywność procesu testów klinicznych. – Nie chcemy używać technologii kwantowej do tworzenia cyfrowego odpowiednika człowieka, ale da nam ona możliwość cyfrowej replikacji kluczowych funkcji w ludzkim organizmie, np. systemu immunologicznego. Takie cyfrowe narzędzia umożliwią testowanie działania i efektów ubocznych leków szybciej niż obecne metody i przy znacznym obniżeniu ryzyka – mówi Piotr Ciepiela, partner EY.

Czytaj więcej

Kwantowa przyszłość komputerów. Wykuwają ją także Polacy

Jak wynika z brytyjskiego badania EY Quantum Readiness Survey, technologia kwantowa będzie głównym motorem transformacji w ciągu najbliższych pięciu–dziesięciu lat.

– Pełna komercjalizacja technologii kwantowej będzie przełomem w funkcjonowaniu szeregu organizacji i obszarów biznesowych. Największym ryzykiem dla firm jest brak świadomości na temat skali i tempa zmian – mówi Michał Kopyt, kierujący działem doradztwa technologicznego w EY.

Czekając na przełom

W 2019 r. badacze Google’a twierdzili, że osiągnęli etap określany jako supremacja kwantowa, kiedy ich komputer kwantowy Sycamore wykonał w 200 sekund obliczenia, które nawet superkomputerowi zajęłyby 10 tys. lat. Tymczasem, jak doniósł magazyn „Nature”, naukowcy w Chinach wykonali takie same obliczenia w ciągu kilku godzin za pomocą zwykłych procesorów.

– Gdyby mieli dostęp do wystarczająco dużego superkomputera, mogliby przeprowadzić symulację tego zadania w kilka sekund – mówi Scott Aaronson, informatyk z University of Texas w Austin. Sergio Boixo, główny naukowiec Google Quantum AI, wyjaśniał w odpowiedzi, że był świadomy, że jego przewaga może nie utrzymać się długo, a kwanty rozwiną się szybciej.

– Są dwa główne problemy, które stoją na drodze do ich szerszego zastosowania. Pierwszy to niewielka liczba kubitów, które składają się na taki komputer. Szacuje się, że do praktycznego zastosowania do poważnych problemów taki komputer musi ich mieć tysiące lub nawet miliony, tymczasem dopiero jest przekraczana bariera kilkuset – mówi prof. Magdalena Stobińska, fizyk z Uniwersytetu Warszawskiego. – O ile kwantowy hardware jest intensywnie rozwijany, o tyle brakuje kwantowych algorytmów. Jest ich kilka, ale jest to nadal bardzo niewiele, a ponadto brak jest formalnych dowodów, że nie mogą powstać szybsze od nich algorytmy klasyczne. Brakuje więc zarówno mocy obliczeniowej, jak i kwantowych programów, które by były przekonujące poza badaniami podstawowymi – dodaje.

Czytaj więcej

To on zmienia Chiny w kwantowe supermocarstwo

Póki co kwanty wychodzą na rynek, także w Polsce, choć to wciąż projekty badawcze. Centrum Fizyki Teoretycznej Polskiej Akademii Nauk dołączyło do IBM Quantum Network Hub, utworzonego przez Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe. To ostatnie zrobiło to jako pierwsza instytucja w Europie Środkowej w lutym 2022 r.

– Jesteśmy świadkami kwantowej rewolucji, podczas której coraz większą rolę odgrywają technologie kwantowe – mówi dr hab. Krzysztof Pawłowski, zastępca dyrektora ds. naukowych Centrum Fizyki Teoretycznej PAN.

Do IBM Quantum Network Hub dołączył niedawno Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Celem eksperymentów prowadzonych pod kierownictwem dr. hab. Karola Bartkiewicza jest zidentyfikowanie obszarów zastosowań komputerów kwantowych. – Można wyróżnić trzy główne grupy, tj. symulatory kwantowe, głównie fizyka i chemia, sztuczna inteligencja oraz optymalizacja – mówi.

– Obszary badań, w których upatruje się zastosowań komputerów kwantowych, to np. nowe materiały – baterie, wykrywanie defektów, materiały półprzewodnikowe, przewidywanie właściwości chemicznych, odkrywanie nowych leków – dodaje.

Sprzedaż usług opartych na technologiach kwantowych ma wzrosnąć do 8,6 mld dol. w 2027 r., a inwestycje w sektorze osiągną 16,4 mld dol. na koniec 2027 r. według prognoz IDC. Zdaniem firmy doradczej EY zyski z zastosowania tej technologii i jej znaczenie będą wielokrotnie większe, choć jej pełna komercjalizacja będzie możliwa w perspektywie dziesięciu lat.

Nie brakuje jednak głosów krytycznych wskazujących na ogromne bariery przed rozwojem technologii, która póki co wykorzystywana jest raczej przez placówki badawcze niż biznes.

Pozostało 89% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Subskrybuj
Technologie
Szwajcarzy już wiedzą, jak rozwiązać największy problem elektrowni jądrowych
Technologie
„Niewidzialne” włókna zastąpią nylon i kevlar. Bioelektronika podbije świat
Technologie
Amerykanie zbudują drony przyszłości o wielkim zasięgu. Startuje bitwa koncernów
Technologie
Chińczycy opracowali żaroodporny stop. To rewolucja w lotnictwie i transporcie
Materiał Promocyjny
Technologia na etacie
Technologie
Apple wyłowił talenty nad Wisłą. Polscy programiści mają świetne pomysły
Materiał Promocyjny
Problem sukcesji w polskich firmach będzie narastał