Kvantové stroje změní svět počítačů

Kvantová výpočetní technika vychází z vlastností subatomárních částic, které vědci zkoumají již několik desetiletí. Ty zcela mění způsob, jakým počítače pracují. Tradiční PC sestavy totiž pracují s bity v podobě jedniček a nul, proti tomu kvantové počítače využívají kvantové bity – tzv. qubity. Ty mohou být zároveň jedničkou i nulou, což jim umožňuje v praxi zpracovávat obrovské množství informací paralelně.

Klíčem k tomuto pokroku jsou jevy, jako je kvantové zapletení, kdy je jeden elektron na velkou vzdálenost propojen s jinou částicí, nebo superpozice, která umožňuje qubitům být „na několika místech zároveň“.

Kvantové počítače mají jeden zásadní problém – chybovost. Qubity jsou totiž extrémně citlivé a mohou být ovlivněny i drobnými interferencemi, například subatomárními částicemi z vesmíru.

Navíc čím více qubitů na čipu je, tím více chyb může vznikat. I proto se vědci snaží již více než dekádu vyvinout efektivní metody tzv. kvantové korekce chyb. To se již před rokem podařilo společnosti Google. Díky specifickému propojení qubitů dochází u čipu Willow k tomu, že s jejich rostoucím počtem se chybovost snižuje.

Podle Googlu čip Willow dosáhl výkonu, který nemá obdoby. Při testu zvládl výpočet, jehož provedení by klasickému superpočítači trvalo přibližně 10 kvadrilionů let (tj. 10 000 000 000 000 000 000 000 000 let). Toto číslo překračuje nejen lidskou představivost, ale i časové škály známé ve fyzice.

Čip Willow je tedy rozhodně pro budoucnost kvantových počítačů klíčový. Revoluce, kterou moderní stroje přinesou, ale bude ještě pár let trvat. Před premiérou Willow se počítalo s tím, že je éra kvantových počítačů vzdálená několik desetiletí. Nyní se však počítá s tím, že by se měla naplno rozjet už během pár let.

Kvantové počítače by díky vysokému výkonu mohly vyřešit problémy, které jsou pro běžné počítače nedosažitelné – například v oblasti medicíny, klimatologie či umělé inteligence. Mezi takové mohou patřit optimalizační úlohy pro řešení elektronické struktury nových materiálů, řízení dopravy či přístavů.

V současnosti jsou identifikovány další možnosti uplatnění, které lze najít téměř ve všech vědeckých oblastech. Mimo jiné v automobilovém průmyslu, při vývoji nových elektrických baterií, v energetice, finančnictví, farmacii, kvantové chemii, kryptografii, ale také v kvantovém strojovém učení a mnoha dalších.

Bezprostředně po premiéře nového čipu se začaly množit obavy uživatelů o budoucnost kryptoměn. Stroje vybavené těmito čipy by totiž měly mít tak velký výkon, že budou schopné prolomit prakticky jakékoliv současné kryptografické zabezpečení, bitcoin nevyjímaje.

Jiní však naznačují, že to je hudba hodně vzdálené budoucnosti. Podle odhadů by totiž toho byl schopen pouze kvantový počítač s přibližně 13 miliony qubitů. Naproti tomu čip od Googlu má pouze 105 qubitů.

Kvantovým strojům se samozřejmě věnují také další technologičtí giganti. Společnost Microsoft například před časem představila svůj první kvantový čip Majorana 1. Ten není o moc větší než procesory běžných počítačů, výkon je ale samozřejmě nesrovnatelný.

Americký softwarový gigant zdůraznil, že na čipu pracoval několik let.