(Képek: Flickr, Rawpixel)
A laboroktól, kutatóműhelyektől távoli, a gyakorlatban is folyamatosan működő, viszonylag hétköznapi problémákat kezelő modellek hiányában, az utóbbi idők fejlesztései, gyors fejlődése és a lassan permanenssé váló médiavisszhang ellenére, a kvantumszámítógép változatlanul furcsa, szokatlan, ezoterikus, sci-fi masinaként él a köztudatban. Rengetegen hallottak róla, elvileg tisztában vannak a technológia potenciáljával, de kevesen tudják elképzelni.
Nem véletlenül van így, mert már eleve az alapfelvetés ellentmondásosnak tűnik: a szabad szemmel láthatatlan, az atomok alatti szintet, a bizonytalanság világát, a kvantumfizikát meghatározó törvényeket, azokon nyugvó technikákat igyekszünk átültetni az infokommunikáció nyelvére, és tűpontos, megkérdőjelezhetetlen számításokat végezni velük.
Kvantumszámítási gyorstalpaló
Az alapokat évtizedekkel ezelőtt rakták le, és a kvantumszámítások már a kezdetek óta ugyanolyan nagy ígéretnek tűntek, mint a mesterséges intelligencia, a kettő összekombinálása pedig egész futurisztikus távlatokat nyithat meg – valamikor a jövőben, bár léteznek már integrációs kísérletek, például kvantum MI-algoritmusok.
A kvantumszámítások azonban egyelőre csak az információbiztonságban, a kvantumtitkosítás (kvantumkriptográfia) formájában működnek napi szinten, ám amikor kvantumkomputerekről beszélünk, szinte soha nem rendszereket illegális behatolóktól, a digitális alvilágtól óvó technikákra gondolunk.
A kvantumszámítógépben sokkal nagyobb lehetőségek rejlenek, mint a mai komputerekben, vagy az azok csúcsát jelentő szuperszámítógépekben. Már jó ideje bizonyosságot nyert, hogy a technológia működik, az viszont még kevésbé, hogy mikor is helyettesíthetők vele egyes projektekben a sima bitekkel, zérókkal és egyekkel működő klasszikus számítások. A kvantumszámítógép zérót, egyet és a kettő szinte végtelen számú állapotát tartalmazó kvantumbitekkel, qubitekkel dolgozik. Ezek a rendszerek tehát két vagy több állapotban létezhetnek (kvantum szuperpozíció).
Egy kvantumszámítógép akár másodpercek alatt abszolvál feladatokat, amelyek megoldása jelenlegi (klasszikus) rendszerekkel talán évezredekig eltarthat, vagy soha nem lennének képesek rá. Nem véletlen, hogy a Szilícium-völgy olyan nagyágyúi versengenek a terület uralásáért, mint például a Google és az IBM, és persze Kínában is szignifikáns fejlesztések folynak. A verseny egyelőre egészséges, komoly újításokat eredményez.
Hogyan néz ki egy kvantumszámítógép?
Az IBM egyik Quantum One gépe várja, hogy még ebben az évben működésbe lépjen a kanadai Québec szövetségi állam Bromont síparadicsomában. Québec 200 millió dollárt invesztált a technológiába, terveik szerint hét éven belül a szakterület egyik globális központjává válik. A Kanadai Nemzeti Kutatási Tanács becslése alapján, a helyi kvantumszámítási szektor néhány évtizeden belül 140 milliárd dollárt fog érni.
A Quantum One rendszert a PINQ2 nonprofit szervezet működteti majd. Összeköttetésben fog állni az alig száz kilométerre, Montréal egyik külvárosában, a Dorval ipari parkban lévő, az Anyon Systems által tervezett és fejlesztett MonarQ rendszerrel.
Ez a két gép ma Kanada két általános rendeltetésű kvantumkomputere, és Québec nagyratörő tervének első lépései. Általános kvantumszámítógépen sokféle probléma megoldására programozható rendszert értünk. A korábbiak korlátozottabbak voltak.
A MonarQ felfüggesztett fémkeretben lógó fehér henger, csövek és ritmikusan csipegő hűtőrendszer veszik körül, A speciális vegyi eljárással a tér vákuumánál hidegebbre fagyasztott dob belsejében, sárgaréz és arany huzalokból álló, csillárszerű szerkezet lóg, A rendszer majdnem egy teljes helyiséget betölt.
Nagyon hidegen, az abszolút zéróhoz, mínusz 273,15 Celsius-fokhoz közeli hőmérsékleten, teljes mozdulatlanságban, a külvilágtól elszigetelten kell tartani ezeket a gépeket, mert alkotó részecskéik téves mozgása csak így akadályozható meg. Még a legkisebb mozgások is hibához vezethetnek, és a rendszerek nagyon érzékenyek, információs zaj hatására könnyen összeomolhatnak.
Ha működésbe lépnek, kivitelezhető lesz velük a kvantum-összefonódás, amikor egymástól távoli két tárgy kvantumállapota nem írható le külön-külön, bizonyos tulajdonságaik csak együtt értelmezhetők, és ha az egyiken módosítunk Montréalban, a módosítás a másikra is hatással lesz Bromontban. A részecskék szimultán vannak több helyen. Így válik lehetővé információk szuperbiztonságos teleportálása, amit sci-fikben, például a kultikus Star Trek sorozatban láthattunk.
Alkalmazási lehetőségek
Egyelőre behatóan vizsgálják, hogy hosszabb távon mire használják majd a rendszereket, hogy elkerüljék például kormányzati hozzáférési kódok kvantumszámítógépes feltörését, pénzügyi rendszerek meghackelését. Ettől persze még messze járunk, de a kapcsolódó biztonsági kérdésekkel már most sem árt foglalkozni. Valósabb probléma, hogy kevesen látják át, tudják használni őket, még kevesebben értenek a fejlesztésekhez.
A tervek szerint a két rendszert különböző célokra fogják használni. A MonarQ a kutatókat csúcsszámítógépekkel ellátó Calcul Québec nonprofit vállalatnál lesz, míg a szövetségi állam kormánya által finanszírozott PINQ2 a technológia iránt érdeklődő vállalatokat igyekszik majd támogatni, és a hozzáférés nyilván fellendíti az innovációt. Eddig csak elméleti lehetőségként gondoltak a velük végzett munkára, ami pár hónapon belül valósággá válik. A gépektől azt is remélik, hogy például új típusú molekulák modellezésével vagy az elektromos hálózat optimalizálásával segítenek a fenntarthatósággal és az éghajlatváltozással kapcsolatos, hagyományos komputerekkel kezelhetetlen problémák megoldásában.
A MonarQ nem az első teljes egészében kanadai fejlesztésű kvantumkomputer, katonai bázison használtak már egyet, igaz, az nem volt általános rendeltetésű, és azt is az Anyon építette – a cég székhelye a Montréaltól másfél órára, az amerikai határhoz közel fekvő Sherbrooke-ban található. Mások dolgoznak még néhányon, de a fejlesztések gyerekcipőben járnak. Egyiknek-másiknak szintén a kanadai kvantumszámításokban fontos szerepet játszó Sherbrooke ad otthont. (Montréal pedig a mesterségesintelligencia-fejlesztésekben számított mindig, már az MI mainstreammé válása előtt is fontos csomópontnak. Az ország jól pozícionálja magát a csúcstechnológiai k+f-ben. )
A helyi magánszektor, többek között bankok és gyógyszeripari vállalatok élénken érdeklődnek a technológia iránt, mert a területek komoly változásának lehetőségét látják benne.
