A kvantumszámítógépek egyelőre ugyanolyan furcsák, szokatlanok, mint a jövő tudományos-fantasztikus filmekben látott, regényekben olvasott mindentudó infokommunikációs eszközei. Nem véletlenül, mert már az alapkérdés eleve paradoxonnak tűnik: hogyan végezzünk a kvantumfizika bizonytalanságából kiinduló technikákkal biztos és halálpontos számításokat?

Jövőnket ugyan a legtöbb infokommunikációs technológia fogja formálni, de alapjaiban csak kettő, a mesterséges intelligencia és a kvantumszámítógép, valamint – természetesen – az együttes használatuk változtathatja meg.

De miért is?

Hosszú évtizedek elméleti és gyakorlati kutatásainak eredményeként, a technológia működik, jelenleg viszont annyira még nem, hogy helyettesítse a nullákon és egyeken alapuló klasszikus – bináris – számításokat. Pedig a területben rejlő potenciál óriási, összehasonlíthatatlanul nagyobb, mint az általunk ismert számítógépeké és szuperszámítógépeké.

Egy kvantumszámítógép másodpercek alatt oldhat meg olyan feladatokat, amelyekkel a mostani komputerek (elvileg) többezer évig elbíbelődnének…

Óriáscégek, például a Google és az IBM nem véletlenül versengenek gőzerővel egymással, és igyekeznek szert tenni a seregnyi alkalmazást, például az IT alapjait, azaz a tranzisztorokat, a félvezetőket, a mikroprocesszorokat, valamint a kvantumhálózatokkal az internetet, továbbá az ultrabiztonságos kvantumkulcsokkal a titkosítást, vagy a mesterséges intelligenciát nyilvánvalóan drasztikusan megváltoztató, az egészségügytől a biztonságig, az élet számos területére ható „kvantumelőnyre.”

Ehhez viszont adekvát válaszokat kell találniuk a szabad szemmel láthatatlan, atomi szint alatti kvantumvilágok ezer és egy kihívására.

Ezen a szinten az anyag természetét meghatározó és vezérlő, ma még sokszor érthetetlen folyamatok játszódnak le, s kristályosodnak ki belőlük többek között élettani, vegyi, fizikai és főként kvantummechanikai alapelvek. Kérdéseket vetnek fel: milyen hatással vannak az elektronokra, miért viselkednek furcsán bizonyos anyagok speciális körülmények között? (És persze még jó sokáig folytathatnánk.)

A kvantumszámítógép elvi alapjairól van szó, mert a gép pontosan ezeket a jelenségeket használja munkájához. A két állapotból, nullákból és egyekből álló bitekkel dolgozó hagyományos komputerrel ellentétben, nullát, egyet és a kettő kvázi végtelen számú állapotát tartalmazó kvantumbitekkel (qubitekkel) dolgozik, velük végez el műveleteket. A variációs lehetőségekből egyértelművé válik, hogy miért gyorsul fel nagyságrendekkel az adatfeldolgozás.

A két legismertebb ilyen jelenség a kvantum-szuperpozíció és a kvantum-összefonódás, amit a teleportálás miatt több sci-fiből, például a Star Trekből (Űrszekerek) ismerünk.

Az első a kvantummechanikai rendszereknek az az állapota, amikor egyszerre két vagy több helyzetben létezhetnek. A másodikban két, akár egymástól távoli tárgy (tudományos-fantasztikus művekben személyek) kvantumállapota nem írható le a részrendszerek állapotával, bizonyos tulajdonságaik csak együtt értelmezhetők, és ha az egyiken módosítunk, a módosítás a másikra is hatással lesz. Így válik lehetővé információk szuperbiztonságos teleportálása.

Több jövőkutató szerint a 21. század hátralévő része lesz a kvantumkor – kvantumprocesszorokkal, kvantumalgoritmusokkal, kvantuminternettel.

Jelenleg viszont még azt sem tudjuk, melyik a legeredményesebb kvantumszámítógép-fejlesztési módszer.

Frissítve: 2023. augusztus 6.