Może złamać wszelkie zabezpieczenia, ale i wyleczyć raka. Ta technologia przebije AI

Przed naukowcami stoi potężne wyzwanie, jak okiełznać ogromny potencjał tkwiący w komputerach kwantowych. Mogą w kilka sekund złamać obecne zabezpieczenia np. bankowe, ale też przyspieszyć poszukiwania nowych terapii.

Publikacja: 16.05.2025 22:09

Komputer kwantowy wykonuje równolegle wiele obliczeń

Foto: Boykov/shutterstock

Piotr Mazurkiewicz

Komputery kwantowe mają niemal nieograniczone możliwości, ale najpierw ich twórcy muszą poradzić sobie z korektą błędów, które mają miejsce podczas błyskawicznych obliczeń. Przez ostatnie lata sztuczna inteligencja zdominowała media technologiczne, jednak dziedzina, która może ją przyćmić to właśnie kwanty.

Jak działają komputery kwantowe?

Maszyny zbudowane w oparciu o prawa fizyki subatomowej obiecują moc przetwarzania tak ogromną, że mogą złamać dzisiejsze szyfrowanie w ciągu kilku sekund. Jednak ten sam sprzęt może również przyspieszyć prace nad nowymi lekami, ograniczyć emisje przemysłowe i zmienić kształt globalnych finansów.

Konwencjonalne układy scalone przechowują dane jako bity, mikroskopijne tranzystory 0 lub 1. Inżynierowie rozciągnęli ten schemat, dzisiejsze flagowe procesory wykonują miliardy operacji na sekundę, ale wzór pozostaje liniowy, co oznacza, iż podwójna liczba tranzystorów, to mniej więcej podwójna moc.

Czytaj więcej

Diamenty są kluczem do dalszego rozwoju komputerów kwantowych

Technologie

Przełom w komputerach kwantowych. Holendrzy znaleźli sposób na błędy

Naukowcy z niderlandzkiego QuTech stworzyli niezwykle precyzyjne bramki kwantowe. W odróżnieniu o...

Procesory kwantowe zamiast tego używają kubitów, które mogą mieć jednocześnie wartość 0, 1 lub być obydwoma poprzez superpozycję stanu kwantowego. Gdy dwa lub więcej kubitów zostanie splątanych, system może badać wiele kombinacji numerycznych równolegle. Gdy dojdzie trzeci kubit, mamy przeskok z eksploracji czterech stanów do ośmiu, czwartego kubitu do 16 itd., co stanowi gwałtowny wzrost mocy obliczeniowej, który pozostawia dzisiejsze najszybsze superkomputery daleko w tyle.

Czym są kubity?

Krysta Svore, która kieruje zespołem Microsoftu zajmującym się oprogramowaniem kwantowym, ujmuje to na łamach Interestingengineering.com w sposób prosty: kubit jest kwantowym odpowiednikiem tranzystora, ale pozwala przechowywać i przetwarzać znacznie więcej naraz. Ta wolność wiąże się jednak z kruchością. Sam akt odczytu kubitu powoduje załamanie jego superpozycji, więc każda użyteczna operacja kwantowa musi się zakończyć, zanim stan się rozpadnie. Wielkim wyzwaniem inżynieryjnym jest utrzymanie kubitów w spójności wystarczająco długo, aby mogły wykonywać rzeczywistą pracę.

Czytaj więcej

Zdolność komputerów kwantowych do obliczeń dokonywanych z niewiarygodną szybkością sprawia, że stano

Nadchodzi potężne zagrożenie. Komputery kwantowe złamią wszelkie zabezpieczenia

Hakerzy mogą wykorzystać ogromne moce obliczeniowe, przed którymi nie ochronią obecne systemy. Za...

Do tego ekstremalnie niskie temperatury usuwają opór elektryczny, zamieniając pętlę w kontrolowany kwantowy „atom”. Chipy Sycamore firmy Google i Eagle firmy IBM podążają za tym modelem i już zawierają setki kubitów, ale wymagane do tego chłodzenie jest energochłonne i trudne do skalowania poza kilka tysięcy kubitów. Inni zastępują to więc próżnią, a pojedyncze naładowane atomy unoszą się w pułapkach elektromagnetycznych i są kierowane za pomocą impulsów laserowych. Ponieważ unoszą się w idealnej izolacji, uwięzione jony mogą pozostać spójne przez minuty, znacznie dłużej niż milisekundowe okna w urządzeniach nadprzewodzących. Nakłonienie milionów jonów do współpracy wewnątrz pojedynczej komory próżniowej pozostaje jednak trudnym zadaniem.

Opcją są też kubity fotoniczne wyrażające informacje kwantowe w pojedynczych cząsteczkach światła, takich jak polaryzacja, długość fali lub fazy przedziału czasowego. Fotony rzadko oddziałują ze swoim otoczeniem, co czyni je idealnymi do sieci kwantowych i ograniczaniu błędów.

Branża kwantowa szybko się rozwija

Chip Willow firmy Google, prototyp oparty na Majoranie firmy Microsoft, 127-kubitowy Eagle firmy IBM i rosnąca lista start-upów — wszystko to pokazuje dynamikę tej dziedziny. Żaden z nich nie przekroczył progu miliona kubitów, jednak postęp odzwierciedla obecnie wczesne lata klasycznego przetwarzania danych: wypełniające pomieszczenia ogromne komputery z lat 40. XX wieku skurczyły się do komputerów stacjonarnych w ciągu czterech dekad. Postęp kwantowy będzie zdecydowanie szybszy.