Stovime ant pačios didžiausios kompiuterių revoliucijos slenksčio: iki kvantinių kompiuterių teliko vos penki metai?

Priešakinėse pirmojo kvantinio kompiuterio skaičiavimo potencialą išlaisvinti siekiančių linijose esantys tyrėjai pastaruoju metų ėmė rodyti ženklus, kad per ateinantį penkmetį jau bus sukurtas funkcionalus kvantinis kompiuteris – mašina, galinti įveikti užduotis, apie kurias dabartiniai klasikiniai superkompiuteriai nedrįsta net svajoti. Dabar tai padarė Todd Holmdahl, Microsoft kvantinių tyrimų komandos vadovas.

Pirmieji teiginiai apie penkis metus, likusius iki kvantinių kompiuterių potencialo įgyvendinimo, pasigirdo prieš daug metų. Kaip regėjome ir skaitmeninių kompiuterių aušroje, grafikai nėra iškalti akmenyje, tad vystymas neretai trunka ilgiau, nei prognozuojama.

Kaip bebūtų, manymas, kad stovime ant didžiausios kompiuterijos revoliucijos slenksčio, yra pagrįstas, net jei įjungimo mygtukas bus paspaustas ne lygiai po penkių metų.

Kodėl verta stengtis sukurti kvantinius kompiuterius? Šių mašinų pagrindas yra kvantiniai bitai, trumpiau – kubitai. Kitaip nei mums įprasti skaitmeniniai bitai, galintys būti tik „įjungti“ ar „išjungti“, kubitai gali būti „įjungti“ arba “išjungti“, „įjungti“ ir „išjungti“ bei nei „įjungti“ nei „išjungti“. Susiejant daugiau kubitų, kvantinių kompiuterių skaičiavimo galia auga eskponentiškai, kitaip, nei įprastiniuose kompiuteriuose.

Kvantinė pažanga, ar vadinamasis kvantinis pranašumas “, reiškia kubitais pagrįsto kompiuterio sukūrimą, kuris pranoktų dabartinių klasikinių kompiuterių galimybes. Kad to pasiektų, sistemoje superpozicijoje turėtų veikti 50 – 100 kubitų.

Jokių „jeigu“

Dar visai neseniai kvantiniai kompiuteriai skambėjo kaip mokslinės fantastikos terminas, tačiau dabar artinamės prie jo tapimo realybe, nes mokslininkai ir kompanijos investuoja daug, siekdami įveikti iškylančias kliūtis. Dabar keliai link kvantinio pranašumo atviri ir tikrasis yra ne kvantinių kompiuterių sukūrimo klausimas, o kokie jie bus. Būtent čia kalbos apie revoliuciją turi būti realistiškos.

Svarbu suvokti, kad kvantinio pranašumo siekimas nėra arklių lenktynės ir nėra vieno laimėtojo – rungiasi daug skirtingų būdų sukurti kvantinį kompiuterį.

Superlaidininkai, ultrašalti atomai ir ultrašalti jonai – tai tik keletas būdų, kuriais galima sukurti ar simuliuoti kubitus, ir kiekvieno iš jų savybės – unikalios. Tad, tyrėjams tenka rinktis, kaip sukurti tikslią ir lengvai plečiamą kvantinių skaičiavimų sistemą.

Visi būdai kelia savus iššūkius. Ultrašalti atomai žada didesnį mastą, bet reikiamo kubitų tikslumo dar nepasiekė (pernelyg daug klaidų nubraukia kvantinio skaičiavimo pranašumą prieš standartinius kompiuterius).

Tuo tarpu ultrašalti jonai klaidų daro mažai, bet, nepaisant visų pastangų jų mastą išplėsti, kol kas pasiekta vos 10 – 20 kubitų riba. O kubitus simuliuojančių superlaidininkų naudojimas remiasi būsima medžiagų mokslo pažanga.

Didieji žaidėjai

Per ateinančius penkis metus, skirtingi veikėjai tobulins šiuos tris būdus. Nemenkos IBM, Google, Intel ir Microsoft investicijos rodo, kad ši technologija gali suteikti didelį postūmį augimui.

Kuriant vis daugiau duomenų, artėja dabartinių kompiuterių galimybių ribos. Būtent čia labiausiai ir pasireikš kvantinių kompiuterių pranašumai. Kvantinio skaičiavimo galingumai galės išspręsti klimato kaitos, orų sistemų ir žmonių populiacijos modeliavimo problemas, kurių klasikiniai kompiuteriai išspręsti negali.

Kvantiniai skaičiavimai jau randa ir komercinį panaudojimą: kvantinis laikrodis toks tikslus, kad sekundės netikslumas susidarytų tik per maždaug 4 milijardus metų.

Ir tai tik pradžia: per kelis ateinančius metus ankstyvieji kvantų pažadai prasiplės ir išvysime daugiau galingiausių, kokius tik leidžia fizikos dėsniai, kompiuterių panaudojimo sričių. Dar penki metai iki revoliucijos? Optimizmas pagrįstas – specializuoto naudojimo. Tik nesitikėkite kvantinio personalinio kompiuterio ant savo stalo 2023.

Graeme Malcolm

www.newscientist.com