Dvominutni vodnik v kvantno računalništvo

Verjetno ste že slišali, da novi val računalništva, ki bo “super-poganjal” umetno inteligenco in kriptografijo vključuje prehod na kvantno. Večina nas ne ve, kako delujejo osnovni elementi življenja kot so elektroni in fotoni, kajne? Za to, da bi vsaj približno razumeli, kako deluje kvantno računalništvo, spoznajmo najprej škotsko “start-up” podjetje M Squared. Podjetje si služi kruh z izdelavo enih izmed najbolj natančnih laserjev na svetu, ki z uporabo čiste svetlobe in izjemno natančno določenih valovnih dolžin delujejo kot skalpel. Do atoma natančno lahko izrežejo recimo tranzistorje v nekem silikonskem čipu.

Najbolj tipični primeri čipov oz. možganov vaših pametnih telefonov merijo približno 1 kvadratni centimeter. Sestevljeni so iz majhnega dela v sredini, ki ga gradi kar 300 milijonov tranzistorjev, ki so med seboj povezani preko mikroskopsko majhnih konektorjev, ti pa predstavljajo tudi ključno vlogo pri delovanju kamere, baterije in vseh ostalih osnovnih komponent telefona.

Zdaj pa si predstavljajte čip brez tranzistorjev, ki bi namesto njih vseboval majhen prostor, namenjen kontroli procesov in ravni energije znotraj samih atomov. To je kvantno računalništvo – naslednja stopnja razvoja računalništva, kjer naprave ne razmišljajo v bitih, temveč v visoko zmogljivih kubitih. Morda se vse skupaj sliši zelo revolucionarno in novo, ampak treba je izpostaviti, da se znanstveniki s proučevanjem teorije kvantnega računalnitšva ukvarjajo že 30 let. Nekteri izmed njih pozitivno napovedujejo, da so prve aplikacije za masovno uporabo, ki seveda vključujejo kvantno računalništvo, že pred vrati.

“Start-up” podjetje M Squared

Napredna tehnologija podjetja M Squared na področju ultra-natančnih laserjev pomeni, da lahko že ustvarijo čipe in žarke s 5 kubiti. Ko so ti čipi povezani skupaj s procesom “entaglement” (razmerje/zaplet), lahko M Squared med seboj poveže do 50 kubitov. Povedano z drugimi besedami, ta skupek čipov omogoča, da računalnik lahko skenira na milijonoe besed v knjigi simultano in ne zgolj vrstico po vrstico.

Večja podjetja, kot so Microsoft, IBM in Google, ki seveda za razvoj kvantnega računalništva lahko namenijo veliko več finančnih sredstev od majhnih “start-up” podjetij, prav tako intezivno delajo na inkorporaciji kubitov v čipe. Trenutno sta najbolj aktualna dva glavna pristopa, ki se jih znanstveniki in tehnološka podjetja poslužujejo pri raziskovanju kvantnega računalništva. Prvi način, katerega uporabljata Google in IBM se imenuje “super-prevodništvo” (“superconducting”). Vključuje ustvarjanje umetnih atomov v kriogeničnih temperaturah.

Drugi način se imenuje “mrzli atomi” ali “mrzli ioni”, kjer je glavna ideja ta, da inženirji zaprejo in ohladijo prave atome. Gre za popolnoma drugačen pristop, vendar potencialno precej bolj efektiven. Predstavljamo si lahko atom, ki ni v obliki kroglice okrog katere šviga veliko manjših kroglic, kot smo se učili v šoli, temveč v obliki harfe. Znotraj kubit čipa laser “brenka” na strune harfe in na tak način nadzira procese v atomu, in sicer s spreminjanjem ravni energije v njem.

Glede na podatke CB Insights je na svetu vsaj 18 velikih korporacij, ki so že investirale v komercializacijo kvantnega računalništva. Med njimi najdemo prej omenjene akterje kot so IBM, Microsoft in Google, poleg njih pa tudi nekaj manj očitnih predstavnikov kot so Airbus, Alibaba in Lockhead Martin.

Kanadsko “start-up” podjetje D-Wave je pionir na področju komercialne rabe kvantnega računalništva in prodaja naprave, ki stanejo do 15 milijonov ameriških dolarjev strankam, kot je Google. IBM med drugim tudi omogoča, da ljudje dostopajo do lastne tehnologije kvantnega računalništva preko oblaka.

Sčasoma lahko brez dvoma pričakujemo kubit čipe v pametnih telefonih in ostalih osebnih napravah, vendar strokovnjaki trdijo, da bo do takrat preteklo še vsaj kakšnih 10 let. Eno prvih področij, ki bo po vsej verjetnosti uporabljalo kvantno računalništvo, je kriptografija. Enkrat, ko lahko uporabiš kvantni računalnik za vdor v različne naprave, ni varno nobeno geslo. Na srečo se kriptografi že ukvarjajo z razvojem algoritmov, ki naj bi bili “kvantno-odporni”.