(Képek: Intel)
A kvantumszámítógépek a jövő nagy ígéretei közé tartoznak, jelentősen felgyorsítják a számításokat, mai komputerekkel kivitelezhetetlen feladatokat oldanak majd meg és más technológiákkal – például a mesterséges intelligenciával – közös nevezőre hozva, az emberiség legsúlyosabb problémáira, köztük a klímaváltozás kezelésére is megoldást jelenthetnek.
Jó hír, hogy létezik már mesterségesintelligencia-alapú kvantumalgoritmus, rossz hír, hogy ezek a technológiakombinációk egyelőre inkább csak elméletiek (de működnek). A kvantumszámítások jelenlegi legfőbb és szinte egyetlen gyakorlati hasznosulása azonban még mindig az információbiztonságban jó ideje alkalmazott kvantumtitkosítás.
Felgyorsult a kvantumszámítógépek fejlődése
Érdekes módon a kvantuminformatika évtizedek óta velünk él, és míg régebben „közönséges halandók” számára teljesen érthetetlennek tűnt az egész, ma viszont már nagyon is el tudjuk képzelni ezeket a szerkezeteket, jobban átlátjuk a működésüket, és különösen a bennük rejlő hatalmas lehetőségeket. A kvantumszámítógép (potenciálja) tudományos kuriózumból a köztudatba szivárgott, ugyanakkor soha nem alakult ki körülötte akkora hype, hírverés, mint az 1990-es a 2010-es évek közepén a virtuális valóság (virtual reality, VR), aztán rövid ideig a metaverzum, majd néhány éve a mesterséges intelligencia körül. Így persze senki nem is csalódhatott benne, mint mondjuk, 1996-ban a VR-ben.
Az elmúlt években gyorsan és látványosan fejlődött a technológia, szinte hetente hangzanak el fontos bejelentések, születnek valóban mérföldkőnek tűnő újítások. Az előrelépés kétségtelen tény, mert a kvantumgépek elterjedését, első gyakorlati alkalmazásaikat már nem a ködös, távoli jövőben, hanem valamikor a következő öt-tíz, maximum húsz évben képzeljük el. Ugyanakkor, a mai kvantumkomputerek még mindig inkább csak prototípusok, az elmélet működését szépen szemléltető szerkezetek (proofs-of-concept), semmint a való világban mindenki hasznára folyamatosan működő gépek.
A fejlesztők előtt bőven akad megoldandó feladat: stabilitási problémák, túl sok és sokféle a hiba, bezavarnak és ellehetetlenítik a rendszert a környezeti interferenciák, a „zajok”, plusz az a nem elhanyagolandó tény is komoly akadály, hogy a mostani változatok csak szigorúan szabályozott, nagyon-nagyon speciális laboratóriumi körülmények között működnek.
Rekorddöntés hatról tizenkét kvantumbitre
A kvantuminformatikai kutatásfejlesztések egyik élharcosa, az Intel gondosan kiválasztott amerikai egyetemek és más intézmények számára hozzáférhető, szilíciumalapú új processzort jelentett be. A hozzáféréssel a jelenleginél több kutató, például – valószínűsíthetően az elsők egyikeként – a Sandia Nemzeti Laboratórium csoportja tanulmányozhatná „testközelből” a hardvert, állhatna elő jövőbemutató, köztük az elsőszámú probléma, a hibaráta csökkentésére vonatkozó javaslatokkal.
Az új processzor tizenkét qubitje (kvantumbitje) duplája az eddigi rekordnak, a hollandiai Delft Egyetem tavaly októberben bemutatott 6 qubites rendszerének (amely az addigi csúcsnak számító 3 qubit teljesítményét kétszerezte meg, azaz mostanában gyorsan dőlnek a rekordok, és ez a jövőre nézve mindenképpen biztató jel).
A Tunnel Falls nevű kvantum feldolgozóegységet (quantum processing unit, QPU) az Intel mérnökei eleve azért hozták létre, hogy minél több tudós használja a területben rejlő potenciál kiaknázása céljából. Az Intel eddigi legfejlettebb szilíciumalapú spin kvantumbites chipje a nagyvállalat több évtizedes tervezési és fejlesztési tevékenységének egyik, ha nem „a” csúcsdarabja.
A spin qubit az elektron mozgása helyett, annak spin nevű saját-perdület vagy saját-impulzusmomentuma kvantummechanikai részecskék perdületének egyik, a részecskék térbeli mozgásától független komponense, és az ezt hasznosító qubitek kevésbé érzékenyek környezetükre, azaz sokkal jobb minőségűek. A spinnel rendelkező részecskék mágneses teret képesek létrehozni maguk körül (mágneses dipólusként viselkedhetnek).
Miért szilícium?
Jim Clarke, az Intel Kvantumhardver részlegének igazgatója elmondta, hogy a Tunnel Falls újabb lépés a cég hosszútávú célja, kereskedelmi kvantumszámítási rendszer építése felé vezető úton.
A vetélytársak, elsősorban a Google és az IBM másként közelítik meg a kvantumszámítógépet. A masszív technológia távolról, szoftveres úton és nem magának a hardvernek a megosztásával érhető el. Az Intel a hagyományos komputerekhez hasonló szilíciumon futó QPU-ban gondolkozva könnyítené meg a hagyományosból a kvantumba történő átmenetet, szerintük így méretezhető legjobban a technológia.
A szilíciummal sokan nem értenek egyet, az eddigi kutatások viszont igazolták a megközelítés működőképességét. Ráadásul, minél több és változatosabb a megközelítés, annál valószínűbb, hogy a globális kutatóközösség eléri a hőn áhított célt.
Az Intel chipjeiben parányi szerkezetek, kvantumpöttyök ejtik „csapdába” a később kvantuminformáció tárolására és olvasására használható egyedi elektronokat. (Az elektronok spin néven ismert tulajdonsága, „spinjük” ebben játszik kulcsszerepet.)
A chipek előnye, hogy az Intelnek elegendő néhány – fontos – módosítás az eddigi gyakorlaton, és egyszerűbb (de azért így is felettébb bonyolult és szofisztikált) a gyártás, mint másfajta qubitek esetében.
Minél több a qubit, az Intel annál könnyebben megosztja azokat különféle intézmények kutatóival.
