Tavaly decemberben kijött a Google legújabb, Willow névre keresztelt kvantumchipje, mely mérföldkő lehet a kvantumszámítógépek fejlesztésében – legalábbis így értelmezte a legtöbb hazai híroldal az óriáscég bejelentését. A feltételes mód mindenképpen indokolt, mert egyelőre még nem világos, mikor és milyen konkrét problémák megoldásában hozhatnak áttörést a kvantumszámítógépek.
Ami most történt, az egy fontos lépés a kvantumos hibajavítás terén, de azt is látni kell, hogy nem paradigmaváltásról van szó: a Google tavalyi eredménye szervesen illeszkedik az eddigi kutatási irányba
– magyarázta lapunknak Asbóth János, a Budapesti Műszaki Egyetem (BME) Elméleti Fizika Tanszékének docense, a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont munkatársa.
Kvantumszámítógép vs. hagyományos számítógép
De mi is az a kvantumszámítógép? Elsőre praktikus lehet a hagyományos, digitális számítógépek felől közelítünk: ezeknél az információ hordozója a bit, melyet integrált áramkörök segítségével állítanak elő, értéke 0 és 1 lehet. Minden, a számítógépen végzett feladat hátterében valójában ezekkel a bitekkel végzünk műveleteket, kódolunk és dekódolunk információt.
Ezzel szemben a kvantumszámítógépek alapegysége a kvantumbit (vagy qubit), mely egyszerre több állapotot is felvehet a kvantummechanikai szuperpozíció elvének megfelelően. A qubitek létrehozására és számolásra való felhasználására jelenleg több fizikai megvalósítás is verseng egymással. Egy qubit értéke lehet 0, 1 vagy egyszerre mindkettő, mely azonos időben párhuzamos műveletek végzését teszi lehetővé, így növelve a számítási kapacitást – bizonyos algoritmusok esetében. Utóbbi kitétel azért fontos, mert a legtöbb feladatot a hagyományos számítógépek sokkal jobban, gyorsabban oldják meg, ezért nem is érdemes a kvantumszámítógépeket egy az egyben a mai digitális számítógépekhez hasonlítanunk.
Egyszerűen más típusú problémák esetében működnek jól: például a ma széles körben használt, nyílt kulcsú titkosítások feltörésében vagy bizonyos kémiai reakciók modellezésében
– fejtette ki lapunknak a fizikus. Nem a hagyományos számítógépek evolúciójának újabb lépcsőfokáról van tehát szó, így a kvantumszámítógépektől nem várható, hogy megtörik a Moore-törvény lassulását – tette hozzá. A Moore-törvény egy Gordon Moore – az Intel társalapítója – által 1965-ben tett megfigyelés, mely szerint a mikrochipeken található tranzisztorok száma kétévenként megduplázódik. Ez az ipari trend felelős az elmúlt évtizedekben a számítástechnikai teljesítmény gyorsuló ütemű növekedéséért, ám az utóbbi években lassuló tendenciát mutat. Ennek oka, hogy a mikrochipeken található alkatrészek méretei az atomok méretének nagyságrendjét közelítik, mely fizikailag limitálja a további teljesítménynövelést.
A kvantumszámítógép ötlete eredetileg Richard Feynman Nobel-díjas amerikai elméleti fizikustól származik, aki 1981-ben vetette fel, hogy egy ilyen, új típusú számítógép alkalmas lenne kvantumrendszerek szimulációjára. Ez önmagában még kevés volt ahhoz, hogy a szélesebb közvélemény is felkapja a témát, erre egészen 1994-ig kellett várni. Ekkor Peter Shor amerikai informatikusnak köszönhetően felmerült, hogy a kvantumszámítógépek segítségével hatékonyan meg lehetne valósítani a nagy számok prímtényezőkre való felbontását. Az elsőre érdektelennek tűnő matematikai szakzsargon gyakorlati jelentősége hatalmas:
Don EMMERT / AFP Richard P. Feynman fizikus Nobel-díja a Sotheby’s aukciósházban 2018. november 28-án New Yorkban.
Egy másik alkalmazási terület a már említett, bonyolult kémiai reakciók modellezése. A gyógyszerfejlesztéseken túl ilyen például a természetben előforduló FeMoco-reakció, mely a nitrogén növények által történő hasznosítása során játszódik le, de eddig még nem sikerült ipari szinten reprodukálni. Amennyiben sikerülne, növelhető lenne a műtrágyagyártás hatékonysága – hangsúlyozta Asbóth János.
Jól hangzik a kvantumfölény, de önmagában nincs gyakorlati haszna
Valójában két fő eredményről lehet beszélni a fenti hír kapcsán: az egyik a kvantumos hibajavítással, a másik pedig a kvantumfölénnyel kapcsolatos.
The post Kipukkanhat a kvantumszámítógép-buborék? first appeared on 24.hu.
