Mali by ste svoj vlastný kvantový počítač doma… ale to ešte nie je realita. Poďme sa pozrieť na súčasné výzvy a obmedzenia, ktorým čelí kvantové počítanie, aby sme pochopili prečo.
KVANTOVÉ POČÍTANIE JE HYBRIDNÉ
S naším súčasným stavom poznania vieme postaviť procesory s kvantovou technológiou. Ale nemôžeme v nich uchovávať dáta dlhšie ako zlomok sekundy. Inými slovami, jadro kvantového počítača vykonáva výpočty, ale musí byť spojené s klasickým počítačom na spracovanie programov, generovanie výstupu a správu dát. Neexistuje nič ako relačná kvantová databáza, napríklad.
KVANTOVÉ HRADLÁ A OBVODY NIE SÚ BEZCHYBNÉ
Kvantové počítače súčasnej generácie sa nazývajú „NISQ“ (Noisy Intermediate-Scale Quantum). To preto, že kvantové hradlá a obvody stále generujú náhodné chyby. Toto platí aj pre klasické počítače, ale v oveľa nižšej miere. Významnejšie je, že kvantové počítače zatiaľ nemajú systémy na korekciu chýb. Z tohto dôvodu sa vývoj kvantového hardvéru musí zamerať na mnoho smerov naraz: zatiaľ čo je nevyhnutné zvyšovať počet qubitov v stroji, je rovnako dôležité znižovať mieru chýb!
ÚPLNE NOVÝ HARDVÉR, KTORÝ JE TREBA OVLÁDAŤ
Klasické počítače môžu integrovať miliardy tranzistorov na jednom čipe za veľmi nízku cenu. Ale technológia na výrobu kvantových bitov v kvantových počítačoch je len v začiatkoch. Ide o riadenie a kontrolu atómov, fotónov alebo supravodivých zariadení na mikroskopickej úrovni. Skutočne sme na začiatku tejto novej oblasti, ale história ukazuje, že inovácie a pokrok môžu byť veľmi rýchle, pokiaľ ide o technológie.
EXTREMNE NÍZKE TEPLOTY NA RIADENIE
Ilustrujme tieto technické výzvy príkladom: zákony kvantovej fyziky sú také, že qubity musia byť drasticky izolované od svojho okolia, aby sa predišlo kolapsu ich superpozície, čo by spôsobilo chybu výpočtu.
Pri supravodivých qubitoch sa táto izolácia dosahuje použitím špecializovaného kryogénneho zariadenia nazývaného dilúzna mašina. A je potrebné udržiavať teplotu tohto zariadenia na 0,015 stupňa nad absolútnou nulou. To sa dosahuje použitím termodynamickej kvantovej vlastnosti zmesi izotopov tekutého hélia, a verte mi, je to veľmi studené a ťažko realizovateľné!
Teraz si dokážete predstaviť, prečo nebudeme mať kvantový smartfón vo vrecku ešte nejaký čas.