W ciągu dekady powstanie centrum kwantowe do komercyjnych zastosowań. Komputery kwantowe już dziś zapewniają nieosiągalną dla tradycyjnych procesorów moc obliczeniową

Zdaniem ekspertów moc obliczeniowa komputerów kwantowych będzie podstawą rewolucji w przemyśle. Pozwoli na przykład na ultraszybką selekcję potencjalnych substancji czynnych leków. Użytkownicy prywatni będą mogli skorzystać natomiast z mocy obliczeniowej udostępnianej w chmurze, a także aplikacji mobilnych zabezpieczających ich urządzenia przed hakerami poprzez kryptografię kwantową. Chińscy naukowcy skonstruowali już 62-kubitowy komputer kwantowy. Dotychczas najbardziej zaawansowana technologicznie była 53-kubitowa technologia stworzona przez Google’a. Firma z Mountain View zapowiada jednak kontrofensywę i chce zbudować kwantowe centrum danych.

– Obecnie dostępne komputery kwantowe, na przykład komputer D-Wave, a także 53-kubitowy układ Google’a, to prawdziwa technologia kwantowa w tym sensie, że wykorzystują one zjawiska kwantowe. Możemy oczekiwać, że w przyszłości dostępne będą układy o większej liczbie kubitów, które będą pracować jeszcze wydajniej, jeszcze bardziej wyprzedzając w tym względzie klasyczne komputery – zapowiada w rozmowie z agencją Newseria Innowacje dr Alexander Streltsov, kierownik Laboratorium Kwantowych Zasobów i Informacji w Centrum Nowych Technologii Uniwersytetu Warszawskiego.

Kilka dni temu D-Wave podpisało porozumienie o współpracy w zakresie udostępniania technologii kwantowej włoskim uczelniom wchodzącym w skład konsorcjum CINECA. W ramach umowy konsorcjum skorzysta z rozszerzonego dostępu w czasie rzeczywistym do usługi chmury kwantowej Leap. Dzięki takiemu dostępowi do komputerów kwantowych za pośrednictwem chmury włoska i międzynarodowa społeczność naukowa będzie miała możliwość prowadzenia edukacji i dalszych badań w zakresie możliwości technologii kwantowej.

Tymczasem naukowcy z chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii zaprojektowali już programowalny nadprzewodnikowy, 62-kubitowy procesor, stwarzający możliwość programowania dwuwymiarowych spacerów kwantowych. Urządzenie może być wykorzystane m.in. do optymalizacji w planowaniu transportu w światowych metropoliach, ale też w medycynie ­do ultraszybkiej selekcji potencjalnych cząsteczek do stworzenia nowych leków. Zdaniem naukowców pracujących przy tym projekcie takie zastosowanie będzie możliwe już w ciągu najbliższych pięciu lat.

Ogromne możliwości stwarza też kwantowa technologia, z której korzysta Google.

– Ich zespół zaprezentował już układ, który jest szybszy niż klasyczne komputery. Potrafi rozwiązać konkretny problem szybciej niż jakikolwiek inny komputer dostępny obecnie. Można się spodziewać, że w nadchodzących latach ten dystans pomiędzy komputerami kwantowymi a klasycznymi będzie się wydłużał i będziemy świadkami jeszcze bardziej obiecujących pokazów możliwości tych systemów – przewiduje dr Alexander Streltsov. – Nie można jeszcze kupić komputera kwantowego, przynajmniej jako klient indywidualny, jednak w ciągu kilku lat pojawi się więcej urządzeń opartych na tej technologii.

Google ogłosiło właśnie rozpoczęcie budowy kwantowego centrum danych w Santa Barbara w Kalifornii. W ciągu najbliższej dekady na kampusie Quantum AI będą produkowane procesory kwantowe, powstanie też funkcjonalny komputer kwantowy do zastosowań komercyjnych. Znalezienie takich zastosowań to jedno z obecnie największych wyzwań dla branży kwantowej.

– Spore nadzieje wiąże się z tym, że komputery kwantowe umożliwią symulowanie dynamiki molekularnej. To ważne choćby dla branży biomedycznej i w zakresie opracowywania leków. W takich obszarach jest największe zainteresowanie komputerami kwantowymi na dużą skalę – wskazuje kierownik Laboratorium Kwantowych Zasobów i Informacji, Centrum Nowych Technologii Uniwersytetu Warszawskiego. – W najbliższej przyszłości spodziewam się upowszechnienia się kryptografii kwantowej.

Technologia kwantowa może znaleźć szerokie zastosowanie w branży cyberbezpieczeństwa. Południowokoreańska firma telekomunikacyjna Seoul KT zaprezentowała niedawno technologię, która umożliwia szybkie i łatwe zastosowanie kryptograficznej komunikacji kwantowej w aplikacjach na smartfony z łącznością 5G. Technologia może być zastosowana poprzez zainstalowanie specjalnej aplikacji. Łączy ona w sobie technologię kwantowej dystrybucji klucza (QKD) z technologią kryptografii postkwantowej (PQC). Taka hybryda uznawana jest za niezwykle skuteczną zaporę przed atakami hakerskimi.

– Jeszcze większą skalę ma idea internetu kwantowego. Oznacza to globalną sieć, która przetwarza splątane fotony. Obok bezpiecznej komunikacji między użytkownikami sieci zapewni to takie zastosowania jak wykonywanie zdalnych obliczeń kwantowych – mówi dr Alexander Streltsov. – Można to porównać do dzisiejszych aplikacji w chmurze, w których użytkownik z mało wydajnym laptopem może zakupić moc obliczeniową w chmurze na serwerze jakiejś firmy. Internet kwantowy z zasady pozwoli na to samo, tylko z komputerem kwantowym. Można będzie więc mieć bardzo prosty komputer kwantowy w domu i zamówić bardziej złożone obliczenia u innych uczestników sieci. Unijna inicjatywa Quantum Technologies Flagship jest bardzo ważnym krokiem w tym kierunku – dodaje.

Przyspieszenie badań nad technologią komputerów kwantowych ma na celu między innymi unijny projekt Quantum Technologies Flagship, który rozpoczął się w 2018 roku. Jego realizacja ma doprowadzić do stworzenia w Europie internetu kwantowego, w którym komputery kwantowe będą połączone za pośrednictwem kwantowych sieci komunikacyjnych. Budżet projektu to miliard euro.