Przez dekady komputery kwantowe pozostawały bardziej obietnicą fizyków niż narzędziem biznesowym. Teraz sytuacja się zmienia. Google, IBM, Microsoft i startupy ścigają się, by zbudować maszyny zdolne rozwiązywać problemy niedostępne dla klasycznych superkomputerów. Stawką są nowe leki, dokładniejsze modele finansowe, rozwój AI, ale też przewaga technologiczna i militarna.
- Komputery kwantowe nie zastąpią laptopów, ale mogą radykalnie przyspieszyć rozwiązywanie wybranych, niezwykle złożonych problemów
- Google pokazało, że procesor Willow potrafi wykonać w kilka minut zadanie praktycznie niewykonalne dla obecnych superkomputerów
- Największym wyzwaniem pozostają błędy, utrata spójności qubitów oraz skalowanie systemów do setek tysięcy lub milionów qubitów
- USA, Chiny i Europa traktują technologie kwantowe jako strategiczny obszar gospodarki, cyberbezpieczeństwa i obronności
Komputera kwantowego nie należy traktować jak ekstremalnie szybkiej wersji zwykłej maszyny. Klasyczne systemy dobrze wykonują ogromną liczbę prostszych operacji. Kwantowe mają przewagę tam, gdzie wiele zmiennych oddziałuje na siebie jednocześnie.
Zapisz się na newsletter BGR. Otrzymuj najlepsze informacje i porady, a także zaproszenia na eventy.
Klikając „Zapisz mnie”, potwierdzasz, że przeczytałeś i zgadzasz się z naszą Polityką prywatności.
Dobrym przykładem są cząsteczki. Ich zachowanie może być tak złożone, że klasyczne komputery szybko trafiają na swoje granice. Maszyna kwantowa mogłaby symulować te zależności sprawniej, skracając poszukiwanie nowych leków czy materiałów.
Podobnie jest w finansach. Modele rynkowe próbują jednocześnie opisywać zachowania inwestorów, płynność, ceny i ryzyko. Badacze HSBC poinformowali, że wykorzystanie komputera kwantowego IBM poprawiło o około jedną trzecią prognozowanie prawdopodobieństwa handlu obligacjami po określonej cenie.
Czytaj też: Komputery kwantowe mogą złamać cyfrowe zamki. Firmy powinny przygotować się już teraz
Qubit zmienia zasady gry
Tradycyjny bit ma wartość 0 albo 1. Qubit może pozostawać w superpozycji, czyli reprezentować kombinację obu stanów do zakończenia obliczenia. Dochodzi do tego splątanie kwantowe, które wiąże właściwości qubitów.
Trzy klasyczne bity mogą w danym momencie reprezentować tylko jedną z ośmiu możliwych kombinacji. Trzy qubity mogą operować na wszystkich ośmiu. Wraz z każdym kolejnym qubitem przestrzeń możliwych stanów rośnie wykładniczo.
Skalę potencjału pokazało Google. Firma podała, że procesor Willow rozwiązał w około pięć minut problem, z którym najpotężniejsze superkomputery nie poradziłyby sobie nawet przez miliardy lat. To nadal demonstracja technologiczna, ale pokazuje, skąd bierze się zainteresowanie „kwantową użytecznością”.
Największa bariera? Błędy i skala
Qubity są niezwykle podatne na zakłócenia. Gdy tracą koherencję, w obliczenia wkradają się błędy. Dlatego wiele systemów wymaga ekstremalnych warunków, w tym temperatur niższych niż w przestrzeni kosmicznej.
IBM, Google i D-Wave korzystają m.in. z nadprzewodzących obwodów, Intel rozwija qubity krzemowe, a Microsoft pracuje nad rozwiązaniami, które w teorii mają być bardziej stabilne. Problemem pozostaje jednak skala. Do niezawodnych zastosowań komercyjnych mogą być potrzebne setki tysięcy lub miliony qubitów, podczas gdy obecne rekordy są nadal liczone w tysiącach.
Dlatego ważnym osiągnięciem Willow był nie tylko wynik obliczeń, lecz także spadek liczby błędów przy zwiększaniu liczby qubitów. To korekcja błędów i możliwość budowania coraz większych układów zdecydują, czy technologia wyjdzie poza laboratoria.
Wyścig państw i problem dla szyfrowania
USA, Chiny i Europa inwestują miliardy w technologie kwantowe. Chiny stworzyły warte 10 mld dol. laboratorium narodowe, a USA chcą przyspieszyć rozwój technologii i zabezpieczać systemy przed przyszłymi atakami kwantowymi. DARPA wskazała firmy, które jej zdaniem mogą zbudować przemysłowo użyteczny komputer kwantowy do 2033 r.
Unia Europejska przygotowuje fundusz 5 mld euro dla startupów z obszarów krytycznych, w tym technologii kwantowych. Wielka Brytania zapowiedziała ponad 1 mld funtów na badania w ciągu czterech lat. Sensory i nawigacja kwantowa mogą też wpłynąć na bezpieczeństwo i obronność.
Dla Polski oznacza to konieczność przygotowań już dziś. Uczelnie, instytuty badawcze, sektor finansowy, telekomunikacja i administracja powinny rozwijać kompetencje związane z obliczeniami kwantowymi i kryptografią postkwantową. Polska nie musi budować własnego Google’a czy IBM, by skorzystać z tej fali — szansą mogą być oprogramowanie, cyberbezpieczeństwo, fotonika, elektronika i zastosowania przemysłowe.
Ryzyko dla szyfrowania jest jednym z powodów, dla których rządy nie chcą czekać. Badacze Google oszacowali, że do złamania kryptografii chroniącej Bitcoina mogłoby wystarczyć mniej niż pół miliona qubitów. Taka maszyna jeszcze nie istnieje, ale część danych przechwytywanych dziś zachowa wartość przez lata, dlatego migracja do kryptografii postkwantowej zaczyna się wcześniej.
Najbardziej prawdopodobny scenariusz zakłada współpracę obu rodzajów maszyn. Czyli zwykłe systemy pozostaną podstawą codziennych obliczeń, a kwantowe będą używane tam, gdzie ich architektura daje przewagę. Jeśli obecny wyścig zakończy się sukcesem, następna dekada może być momentem, w którym kwanty staną się narzędziem biznesowym.
Sprawdź też: Firmy wydają miliony na komputery kwantowe. Nie chcą drugi raz przespać technologicznej rewolucji
