Rewolucja kwantowa coraz bliżej?

Kiedy komputery kwantowe trafią w końcu na rynek, na naszych oczach może dokonać się technologiczna rewolucja porównywalna z upowszechnieniem się komputerów osobistych, czy powstaniem Internetu.

Poszukiwaniem sposobów na wykorzystanie zjawisk kwantowych w technologiach komputerowych zajmują się obecnie najbardziej zaawansowane ośrodki naukowe na świecie. O ile jeszcze parę lat temu pomysł stworzenia „kwantowego komputera” był domeną głównie teoretycznych rozważań naukowców, o tyle obecnie najwięksi technologiczni gracze na globalnym rynku oraz najsilniejsze państwa inwestują ogromne sumy w pracę nad konkretnymi rozwiązaniami.

Kwantowy wyścig

Zaawansowane badania nad komputerami kwantowymi prowadzą obecnie duże i renomowane firmy. Zaledwie kilka tygodni temu Google pochwalił się zbudowaniem procesora 72-kubitowego, natomiast IBM testuje już własny prototyp komputera 50-kubitowego. Swoje własne inwestycje i badania prowadzi Microsoft, Intel, Airbus, ale także chiński gigant e-commerce Alibaba. Jako światowy lider w wykorzystaniu pułapek jonowych w technologiach kwantowych wyróżnia się firma IonQ. Mamy wiec do czynienia ze swoistym globalnym wyścigiem, który porównać można do rywalizacji w obszarze kosmicznym między Stanami Zjednoczonymi i Związkiem Radzieckim w drugiej połowie XX wieku.

Tak wielkie zainteresowanie biznesu nie powinno dziwić, jeśli weźmiemy pod uwagę przewidywaną skalę nadchodzącej rewolucji związanej z komercyjnym wykorzystaniem zjawisk kwantowych. Wdrożenie na rynek komputerów kwantowych zdecydowanie usprawni rozwiązywanie pewnych klas problemów obliczeniowych. Otworzy to zupełnie nowe możliwości w analizowaniu wielkich zbiorów danych (big data), w metodach uczenia maszynowego (machine learning), rozpoznawania wzorców (pattern recognition) oraz w modelowaniu procesów w fizyce, chemii, biologii i medycynie. Takie możliwości obliczeniowe znajdą również ważne zastosowania w bezpieczeństwie narodowym, finansach i cyberbezpieczeństwie.

Badania nad komputerami kwantowymi są również coraz intensywniej wspierane ze środków publicznych. Z raportu „The Commercial Prospects for Quantum Computing”, wydanego w 2016 roku przez Networked Quantum Information Technologies wynika, że w latach 2010-2016 na inwestycje w rozwój technologii komputerów kwantowych w USA przeznaczono ponad 200 mln dolarów. Podobne kwoty wydane zostały na ten cel przez organizacje publiczne w Kanadzie i w Singapurze. W Europie w tym samym czasie, w inwestycjach w badania nad komputerami kwantowymi prym, wiodła Wielka Brytania, z wydatkami sięgającymi 63 mln dolarów oraz Holandia, która przeznaczyła na ten cel 50 mln dolarów.

Jesienią 2013 rok rząd brytyjski zainicjował narodowy program technologii kwantowych, w ramach, którego zobowiązał się do zainwestowania 270 mln funtów w ciągu 5 lat w rozwój badań w tej dziedzinie. Od 2016 roku Unia Europejska także posiada własną politykę w tym zakresie i jej elementem jest Quantum Technology Flagship. W ramach tej unijnej inicjatywy, której budżet przekracza miliard euro, powstawać mają konkretne rozwiązania, bazujące na zjawiskach kwantowych, związane z komunikacją i transmisją danych, realizacją skomplikowanych obliczeń i symulacji oraz diagnostyką.

Ogrom zastosowań

Technologie kwantowe to jednak nie tylko komputery. Zjawiska kwantowe mogą znaleźć zastosowanie w znacznie prostszych układach, które w zamyśle badaczy będą w przyszłości służyć do modelowania i symulacji procesów, z których opisem nie są w stanie sobie poradzić klasyczne superkomputery. Trwają również badania nad prostymi komputerami – przekaźnikami kwantowymi, na bazie których można budować systemy komunikacji idealnie bezpiecznej. Elementy komunikacji kwantowej są już testowane na chińskim satelicie Micius, a chińskie władze chcą w najbliższych latach wprowadzić całą sieć bezpiecznej kwantowej komunikacji na swój użytek.

Efekty kwantowe w postaci przejść atomowych są już od dawna używane w zegarach atomowych, jako najdokładniejszy wzorzec czasu i częstotliwości, jakim dysponuje ludzkość. Jest on niezbędny np. do działania systemu GPS czy nawigacji na orbicie i w przestrzeni kosmicznej, ale też w tak ‘przyziemnych’ zastosowaniach jak sterowanie sieciami energetycznymi czy telekomunikacyjnymi – wskazuje dr Anna Kamińska z Creotech Instruments S.A.

Zdaniem ekspertki zwiększenie dokładności zegarów atomowych, nad którym pracują liczne laboratoria na świecie, otworzy nowe, ciekawe zastosowania, choćby w grawimetrii, czyli pomiarach pola grawitacyjnego Ziemi. Niezwykłą precyzję, jaką oferują technologie kwantowe, planuje się wykorzystywać również w różnego rodzaju czujnikach, w szczególności pola magnetycznego, gdzie osiągniecie niespotykanej dotąd czułości wydaje się realne w ciągu najbliższych kilku lat.

Źródło: materiały prasowe | Grafika: chip.pl

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *