Komputery kwantowe – rewolucja czy ewolucja?

Komputery stały się nieodłączną częścią naszego życia – zarówno zawodowego, jak i prywatnego. Choć nowoczesne urządzenia oferują nam liczne funkcjonalności, z naukowego punktu widzenia wciąż są mocno ograniczone. Znacznie większe możliwości w zakresie rozwoju nauki i bezpieczeństwa mają zapewniać komputery kwantowe, o których mówi się jak o rewolucji.

 

 

Jak działa komputer kwantowy?

 

Zanim bliżej przyjrzymy się możliwościom komputerów kwantowych, powinniśmy poznać odpowiedź na podstawowe pytanie: co to jest komputer kwantowy? Możliwie najprościej rzecz ujmując, komputer kwantowy to urządzenie działające w oparciu o fizykę kwantową.

Jak działa komputer kwantowy? W tradycyjnych komputerach dane zapisywane są w systemie binarnym, przyjmując jedną z dwóch wartości – 0 albo 1. W komputerach kwantowych natomiast przetwarzanie informacji bazuje na kubitach, czyli bitach kwantowych. W odróżnieniu od zwykłych bitów kubity nie mają ustalonej wartości 0 lub 1, tylko znajdują się w stanie pośrednim. Stan ten nazywany jest superpozycją, a jedną ze wskazanych wartości kubit może przyjąć dopiero podczas pomiaru.

Komputery kwantowe mają zapewniać wielokrotnie większą wydajność, pozwalając na przeprowadzanie kilku etapów obliczeń równocześnie czy rozważanie różnych wariantów rozwiązania problemu. Możliwości obliczeniowe komputerów kwantowanych mają znacznie przekraczać te oferowane nawet przez nowe technologie. Przykładowo – komputer kwantowy jest w stanie w kilkanaście sekund wykonać obliczenia, które tradycyjnym urządzeniom zajęłyby kilka lat.

 

 

Czym różni się komputer kwantowy od komputera?

 

Komputery kwantowe trudno jest porównywać do znanych nam obecnie, powszechnie wykorzystywanych maszyn. Jakie są zatem różnice w działaniu tych urządzeń?

Różnice w działaniu urządzeń

Najważniejszą cechą odróżniającą obie technologie jest wspomniany już fakt, że ich działanie bazuje na innych systemach. To z kolei przekłada się na moc obliczeniową komputerów. W tradycyjnych maszynach można ją zwiększać poprzez dodawanie kolejnych podzespołów, moc komputerów kwantowych natomiast może być nawet trudna do wyestymowania.

 

Możliwości komputerów kwantowych

Kolejnym aspektem, o którym należy wspomnieć, porównując komputer kwantowy z klasycznym pecetem, jest złożoność możliwych do rozwiązania problemów. W przypadku komputerów kwantowych możliwości w tym zakresie – zwłaszcza w kontekście aktualnych potrzeb – mają być niemal nieograniczone. Komputery kwantowe mają sprawdzać się na przykład przy badaniu skomplikowanych zjawisk meteorologicznych czy opracowywaniu receptur nowych leków, rozwiązując potencjalne problemy nawet w kilka czy kilkanaście sekund – co tradycyjnym urządzeniom mogłoby zająć tygodnie, miesiące czy wręcz lata.

 

Nowy sposób przesyłania informacji

Ważną różnicą między komputerami kwantowymi a klasycznymi jest też sposób, w jaki urządzenia te przesyłają dane, oraz szybkość, z jaką to robią. Obecnie prędkość przesyłu danych jest uzależniona w znacznym stopniu od parametrów technicznych dysku czy łącza internetowego. Sposób przesyłania danych ma także wpływa na bezpieczeństwo teleinformatyczne – przy nieodpowiednim szyfrowaniu bądź słabych zabezpieczeniach przekazywane informacje mogą dostać się w niepowołane ręce.

Komputer kwantowy przesyła dane w zupełnie innej formie – teleportuje je. Jest to możliwe, ponieważ cząstki kwantowe mogą splatać się ze sobą, więc w obu będą zapisane identyczne informacje – bez względu na to, jaka dzieli je odległość. Potwierdzają to testy laboratoryjne, w ramach których dokonano teleportacji danych między dwoma komputerami kwantowymi znajdującymi się w odległych lokalizacjach. Zgodnie z aktualnym stanem wiedzy jest to również całkowicie bezpieczne, ponieważ nie ma możliwości przechwycenia informacji w trakcie przesyłania. Wraz z rozpowszechnianiem się tej technologii wpłynie to między innymi na pracę pentesterów, czyli osób poszukujących luk i słabych stron w zabezpieczeniach, które mogą być wykorzystane przez hakerów.

 

 

Komputer kwantowy – jakie może mieć zastosowanie?

 

Z uwagi na możliwości komputerów kwantowych mogą one znaleźć zastosowanie w wielu branżach, służąc jako narzędzie do opracowywania całkiem nowych rozwiązań. Wśród nich wymienia się przede wszystkim sektor medyczny. Jakie problemy może w przyszłości rozwiązać komputer kwantowy? Zdaniem naukowców – z jego pomocą możliwe będzie opracowanie nowych materiałów i leków pozwalających na walkę z chorobami obecnie uznawanymi za nieuleczalne. Komputer kwantowy ma umożliwiać na przykład stworzenie symulacji struktury molekuł w celu sprawdzenia ich reakcji.

Na technologii kwantowej wiele zyskać może też branża finansowa, która potencjalnie mogłaby wykorzystać ją na co najmniej kilku polach. Komputery kwantowe mogłyby być używane do określania elementów ryzyka inwestycyjnego poprzez rozbudowę sztucznej inteligencji czy zapewnienia wyższego poziomu bezpieczeństwa. Komputery kwantowe mogą znaleźć także zastosowanie w logistyce, wspierając optymalizację procesów transportu.

Komputery kwantowe mogą być wykorzystywane również w sektorze motoryzacyjnym. Koncern Volkswagen Group nawiązał współpracę z Google w zakresie opracowania nowej aplikacji do optymalizacji ruchu. Współpraca obejmowała też zbadanie możliwości produkcji lżejszych, a zarazem bardziej wytrzymałych materiałów do budowy pojazdów.

O komputerach kwantowych nie bez powodu mówi się jako o rewolucji – jest to zupełnie nowa technologia, przeznaczona do całkiem innych zastosowań. Choć tradycyjne komputery z pewnością nie zostaną wyparte – wciąż będą lepiej sprawdzać się przy wielu codziennych czynnościach – urządzenia kwantowe mogą znacznie przyspieszyć rozwój nauki i gospodarki.