Küszöbön a valóban működőképes kvantumszámítógép

Ha beválnak a jóslatok, néhány éven belül forradalmasítják az összes olyan nagy számítási igényű alkalmazást, mint például a időjárás- vagy a közgazdasági előrejelzés.

Ez mind megsüvegelendő teljesítmény, ugyanakkor a kvantumszámítógépektől elvárt csodával határos teljesítmény eléréséhez minimum több száz, de inkább több ezer qubitre lesz szükség. Ezek eléréséhez azonban még számos technikai problémát kell legyőzni. Ugyanakkor azt is érdemes tudni, hogy nem teljesen állja meg a helyét az, ha a qubiteket a klasszikus bitekhez hasonlítjuk. Míg utóbbiaknak csak két állapotuk lehetséges (1 és 0), a qubitek gyakorlatilag végtelen számú állapotban létezhetnek a kvantummechanika törvényeinek megfelelően. Így a qubitek információtartalma sokkal több lehet a bitekénél.

Emiatt a qubitek segítségével egyszerre számos számítás végezhető el, és a számítógép kapacitása a qubitek számának növelésével exponenciálisan nő. Ez azt jelenti – egy, a Scientific Americannak nyilatkozó fizikus szerint –, hogy az 50 működő qubit teljesítménye már tízbilliárd (az egyes után 16 nulla van) klasszikus bitnek felel majd meg, mely meghaladja az összes létező hagyományos számítógép kapacitását. Viszont a helyzet bonyolultabb annál, hogy egyszerűen növelni kell a qubitek számát, és akkor a teljesítmény is nőni fog. Ugyanis minél több a qubit, annál több hiba keletkezik a rendszer működése során, és ez akár azt is okozhatja, hogy a komputer teljesítménye éppenséggel romlik. A qubitek szaporítása és a működés hatékonyságának együttes növelése azonban igen körülményes feladatnak ígérkezik.

A szupravezető tekerccsel működő kvantumprocesszorok nagyon gyorsak, de bennük a részecskék csak néhány milliszekundumig tartják meg a kvantumállapotukat. A vákuumban lézerrel helyükön tartott részecskékkel dolgozó rendszerek ezerszer lassabbak, viszont a kvantumállapot bennük hosszú percekig fenntartható. Amint látható, mindkét megközelítésnek megvannak a maga előnyei és hátrányai. De a qubitek számának növelésével a klasszikus fizika is közbeszól. Minél több atomot és elektront tartalmaz ugyanis a rendszer, annak működésére egyre kevésbé a kvantummechanika, hanem a klasszikus fizika törvényei hatnak. Ezáltal lassan elvesznek a kvantumszámítógép működése szempontjából alapvető jelentőségű jellegzetességei.

Azt, hogy pontosan mire lesznek jók az ezres nagyságrendű qubitet tartalmazó kvantumszámítógépek, még maguk a kutatók sem sejtik. A legtöbben úgy nyilatkoztak, hogy először meg kell építeni ezeket, és csak utána derül ki, hogy mire is lehetnek jók. De ugyanezek a szakértők abban bíznak, hogy a kvantumszámítógépek ugyanúgy át fogják formálni életünket, mint a jelenlegi számítógépek vagy az internet.