Tworzenie rewolucyjnych leków farmaceutycznych, testowanie nowych materiałów do produkcji samochodów i symulacja, jak scenariusze rynkowe mogą wpłynąć na banki – to tylko niektóre z zadań, których opracowanie może zająć miesiące lub lata, nawet przy użyciu najbardziej zaawansowanych komputerów.
Ale co by było, gdyby ten czas można było skrócić do minut lub godzin? To obietnica stojąca za obliczeniami kwantowymi, dziedziną, która jest badana od dziesięcioleci i cieszy się rosnącym zainteresowaniem – i inwestycjami – zarówno ze strony gigantów technologicznych, jak i start-upów.
W środę IBM ujawnił swój nowy eksperymentalny procesor Loon i układ obliczeń kwantowych Nighthawk, który może wykonywać bardziej złożone obliczenia niż jego poprzednik. W ciągu ostatnich dwóch lat pojawiły się ogłoszenia związane z technologiami kwantowymi ze strony Google, Microsoftu i innych firm technologicznych.
Według McKinsey & Company komputery kwantowe mogą potencjalnie doprowadzić do wzrostu wartości o 1,3 biliona dolarów w niektórych branżach do 2035 roku i nie bez powodu. Eksperci uważają, że obliczenia kwantowe mogą doprowadzić do przełomu w dziedzinach takich jak kryptografia, finanse, nauka i transport, a IBM twierdzi, że technologia może rozwiązać niektóre problemy w ciągu kilku minut lub godzin, które zwykle zajęłyby komputerom niebędącym standardami kwantowymi tysiące lat.
Ale przed nami długa droga. Złamanie zabezpieczeń związanych z obliczeniami kwantowymi nie jest kwestią modernizacji istniejących komputerów. Jest to całkowicie odrębne podejście do informatyki, które opiera się na zasadach fizyki kwantowej.
Komputery przechowują i przetwarzają informacje przy użyciu języka składającego się z zer i jedynek, znanych również jako „bity”. Jednak obliczenia kwantowe używają „bitów kwantowych”, znanych również jako „kubity”. Zamiast być albo zerem, albo jedynką, kubity mogą zachowywać się jak zero lub jedynka jednocześnie i istnieć w stanach od zera do jednego, co pozwala im znacznie szybciej przetwarzać informacje.
Wyobraź to sobie jako rzucaną monetę, jak wyjaśniła Anna Stewart z CNN. Bity to moneta, gdy wyląduje na orle lub reszce, podczas gdy kubity to moneta, która obraca się między orłem a reszka lub jeśli moneta może reprezentować orła i reszkę w tym samym czasie.
Nie oczekuj jednak, że komputery kwantowe zastąpią Twój laptop czy smartfon. Zamiast tego tego tego typy komputerów są idealne do rozwiązywania dużych problemów związanych z chemią i matematyką, co czyni je potencjalnie przełomowymi w takich dziedzinach jak zdrowie, badania środowiskowe, finanse, materiałoznawstwo i kryptografia.
Na przykład BMW Group i Airbus współpracują ze start-upem Quantinuum zajmującym się obliczeniami kwantowymi, aby zbadać, w jaki sposób technologia ta może zostać wykorzystana do rozwoju ogniw paliwowych. Tymczasem Accenture Labs, firma biotechnologiczna Biogen i firma zajmująca się obliczeniami kwantowymi 1QBit współpracują nad badaniami związanymi z odkrywaniem leków. Komputery kwantowe mogą porównywać cząsteczki, które są znacznie większe niż te, które klasyczne komputery mogą obliczyć, poinformowało Accenture na swojej stronie internetowej.
Obliczenia kwantowe mogą mieć ogromny wpływ, jeśli chodzi o kryptografię i cyberbezpieczeństwo, ponieważ mogą być wykorzystywane do łamania kodów używanych do ochrony danych
The „Wall Street Journal” poinformował w październiku, że kilka firm zajmujących się obliczeniami kwantowymi omawia potencjalne umowy z Departamentem Handlu, które zapewniłyby finansowanie federalne w zamian za udział w kapitale własnym.
Branża ma jednak przed sobą szereg wyzwań, które muszą pokonać, zanim komputery kwantowe będą mogły rozwiązać współczesne dylematy. Na przykład kubity są niezwykle delikatne, co czyni je bardzo podatnymi na czynniki zewnętrzne, takie jak zmiany temperatury lub światła.
Nowy eksperymentalny procesor Loon firmy IBM próbuje rozwiązać tę przeszkodę, demonstrując, że komponenty istnieją po to, aby zbudować odporny na awarie komputer kwantowy na dużą skalę, który może działać skutecznie nawet w przypadku wystąpienia błędów. Jest to ważny krok, ponieważ błędy są nieuniknione, biorąc pod uwagę, że kubity są tak podatne na zakłócenia.
Nadal nie wiadomo, kiedy dokładnie komputery kwantowe osiągną swój potencjał. Może to potrwać jeszcze dekadę lub dwie. Zdecydowana większość dyrektorów firm technologicznych, inwestorów i naukowców, twierdzi, że w pełni odporny na awarie komputer kwantowy może pojawić się do 2035 roku. IBM spodziewa się, że do końca dekady osiągnie odporne na uszkodzenia obliczenia kwantowe.
Ale kiedy tak się stanie, korzyści mogą być ogromne.