Keby nebolo rakúskeho fyzika Erwina Schrödingera, dnešná veda by sa len ťažko mohla zaoberať kvantovou mechanikou. Vďaka jeho najpopulárnejšiemu výroku – mačka v zatvorenej krabici je zároveň živá a mŕtva, pokiaľ krabicu neotvoríme a nezistíme, aká je pravda – dokážu vedci pracovať s kvantovými počítačmi.

Klasický počítač, na ktorom možno práve čítate tento článok, neustále vysiela vo veľmi krátkych intervaloch, respektíve nevysiela elektrické impulzy. Tie počítač reprezentuje dvojkovou sústavou, a teda základná jednotka bit vie nadobudnúť iba dva stavy – 0 alebo 1.

Tieto dva stavy vie nadobudnúť aj kvantový počítač, no jeho existencia by nemala zmysel, keby dokázal iba to. Okrem už spomínaných stavov dokáže nadobudnúť aj stav kvantovej superpozície, a teda oba stavy naraz, informuje portál Science Alert. Stav v tomto prípade nie je zapísaný bitom, ale kvantovým bitom, ktorý sa nazýva aj qubit.

Zostrojiť kvantový počítač je jednoduchšie, než ho naprogramovať. Zdroj: unsplash.com/@zoltantasi

Tu však nastáva jeden z problémov týchto počítačov. Namiesto elektrických impulzov používajú elektróny alebo fotóny. Tie síce dokážu byť v oboch stavoch naraz, no len na krátku chvíľu, kým ich neovplyvnia externé podmienky.

Práve preto musia byť kvantové počítače uchované v špeciálnych podmienkach. Od okolia sú izolované vákuom a nesmie ich ovplyvňovať ani magnetické pole Zeme. Taktiež sú ochladzované, aby ich teplota neprekročila -273 °C. V prípade, že zariadenie nemá adekvátne podmienky, dochádza k dekoherencii, teda kolapsu superpozície.

Kde nájde kvantový počítač využitie?

Ako píše portál New Scientis, kvantové počítače sú rýchlejšie a výkonnejšie než tie klasické. Dobrým príkladom je Sycamore od spoločnosti Google, ktorý vyriešil problém len za 6 sekúnd a používal pri tom 70 qubitov. Najsilnejšiemu klasickému počítaču by to trvalo niečo cez 47 rokov, uvádza Science Alert.

Treba však podotknúť, že išlo o problém, ktorý bol ako na mieru ušitý pre kvantový počítač. Klasický počítač nemá inú možnosť ako ho vyriešiť, okrem skúšania neskutočne veľkého množstva kombinácií. Neznamená to, že klasické počítače sa stanú minulosťou, pretože stále existujú situácie, kedy majú navrch.

Zrejme najväčšou nevýhodou kvantového počítača je to, že nie je flexibilný. Každý kus tejto technológie je vybudovaný a naprogramovaný pre jednu špecifickú úlohu, zatiaľ čo klasický počítačový systém dokáže vykonať viacero rôznych funkcií a úloh.

Existuje len malá pravdepodobnosť, že by kvantový počítač nahradil váš osobný počítač. Zdroj: unsplash.com/@karishea

Vývoj kvantových počítačov môže podstatne zmeniť viacero odvetví našich životov. Ako informuje portál Forbes, pomocou tejto technológie sa urýchli vývoj nových liečiv či vakcín, taktiež by mohli dopomôcť k riešeniu klimatickej krízy. Vedci predpovedali, že júl mal byť doposiaľ najteplejším mesiacom, o čom sme vás informovali v našom predošlom článku.

Avšak ak sa dostane do zlých rúk, môže spôsobiť obrovské škody. Nie len vaše heslá, ale aj iné šifrované súbory by sa dali jednoducho rozšifrovať. Klasické počítače nedisponujú takým výkonom, a preto by túto úlohu riešili pridlho.

Ďalší krok vo vývoji

Už tak výkonné stroje sa môžu stať ešte výkonnejšími. Tvrdia to veci z rakúskej University of Innsbruck, kde vyvinuli kvantový počítač, ktorý sa neobmedzuje len na dva stavy. Namiesto toho dokáže pracovať až s ôsmimi, kvôli čomu namiesto qubitov používa qudity, čiže digitálne čísla, informuje portál EurekAlert!.

„Kvantové systémy majú prirodzene viac ako len dva stavy a ukázali sme, že ich môžeme všetky rovnako dobre ovládať,“ povedal vedúci tímu expertov Thomas Monz. Nielenže ich dokážu všetky používať, ale ako tvrdia, nedochádza pri tom k zníženiu spoľahlivosti kvantového počítača.

Ako sme už spomínali, tieto zariadenia potrebujú na ich správne fungovanie špecifické podmienky. Keďže počítač musí prijímať a odosielať dáta, robí tak pomocou káblov. Tie však privádzajú teplo do stroja, a tým v ňom vytvárajú tepelné výkyvy, čím ohrozujú qubity.

Tím výskumníkov z Massachusetts Institute of Technology, skrátene MIT, preto prišiel s riešením, ktoré môže odstrániť tento problém, píše univerzitný portál MIT News. Vďaka vysokorýchlostným tetahertzovým vlnám, dokáže počítač komunikovať bezdrôtovo, čiže dosiahne väčšiu mieru tepelnej izolácie.

Aj napriek mnohým pokrokom v tejto oblasti, ktoré sa odohrali nedávno, sa kvantová éra stále nepriblížila k realite. Odborníkov, ktorí sú schopní programovať kvantové počítače, je v porovnaní s klasickými vývojármi veľký nedostatok. „Je teda pred nami ešte mimoriadne dlhá cesta,“ napísal odborný asistent Fakulty informatiky a informačných technológií Slovenskej technickej univerzity v Bratislave pre portál .týždeň.sk.