Kvantinius skaičiavimus, panaudojant superlaidumo reiškinį, „Google“ pradėjo kurti 2014 metais ir tikisi, kad šiais ar kitais metais kvantiniai kompiuteriai pralenks galingiausius superkompiuterius. Jos varžovė „Microsoft“ plėtoja kitą ‒ topologinio kvantinio skaičiavimo ‒ koncepciją ir tikisi pirmoji pademonstruoti šią technologiją.
Yale'io universiteto (JAV) fizikas Robertas Schoelkopfas, startuolio „Quantum Circuits“ įkūrėjas, ir IBM fizikas Chadas Rigettis sako, kad jie greitai tikisi esminio kvantinio skaičiavimo proveržio. Panašiai tikisi daugybės JAV ir kitų šalių universitetų laboratorijos. „Mes pademonstravome visus komponentus ir visas kvantinio skaičiavimo funkcijas“, ‒ sako R.Schoelkopfas. Kvantinis 20 kubitų kompiuteris jau išbandytas Austrijos Insbruko universiteto laboratorijoje.
Klasikiniai kompiuteriai koduoja informaciją bitais, kurie gali būti vienoje iš 0 arba 1 būsenų, o kvantinių kompiuterių kvantiniai bitai (kubitai) gali būti abiejų būsenų superpozicijoje (turėti dvi reikšmes vienu metu su tam tikra tikimybe). Tai kartu su kubitų galimybe dalytis kvantine būsena vadinama kvantiniu susiejimu, leidžia kvantiniams kompiuteriams vienu metu atlikti daugelį skaičiavimų. Tokių skaičiavimų skaičius turėtų padvigubėti su kiekvienu papildomu kubitu ir lemti eksponentinį skaičiavimo greičio didėjimą. Tai būtų milžiniškas technologinis šuolis, kuris paveiktų visas mūsų gyvenimo sritis.
Kvantiniai kompiuteriai galėtų atlikti tokias užduotis kaip valdyti dideles duomenų bazes (daiktų internetą) arba operuoti dideliais skaičiais, o tai neįmanoma lėčiau veikiantiems klasikiniams kompiuteriams. Kvantiniai kompiuteriai labai pasitarnautų chemikų ir fizikų kvantiniams skaičiavimams, kurie padėtų giliau suprasti cheminių reakcijų ar fazinių virsmų medžiagose mechanizmus kuriant naujas medžiagas, pavyzdžiui, kambario temperatūros superlaidininkus, ir daugelyje kitų sričių.
Yra daug kvantinių bitų kūrimo būdų, bet pagrindiniai yra du. Vieną naudoja „Google“, IBM, „Rigetti“ ir „Quantum Circuits“ bendrovės – jis kvantines būsenas koduoja kaip superlaidžių kilpų virpančias sroves. Kitą būdą daugiausia naudoja universitetų laboratorijos ir bendrovė „IonQ“. Jos koduoja kubitus atskiruose jonuose, elektrinių ir magnetinių laukų laikomuose vakuuminėse gaudyklėse.
Johnas Martinis iš Kalifornijos universiteto sako, kad superlaidumo technologijų pasiekimai leidžia drąsiai jas taikyti kvantiniams skaičiavimams. Bet kai kurios medžiagos superlaidžios yra tik itin žemoje (minus 170–180 laipsnių Celsijaus) temperatūroje, todėl tik tokiose temperatūrose ir galėtų dirbti kvantiniai kompiuteriai. Nešiotis juos būtų nepatogu. Bet jei kvantinis kompiuteris priartės prie 50 kubitų, geriausias klasikinis superkompiuteris jam neprilygtų. Tai bus svarbus psichologinis slenkstis, kuris patrauks potencialių vartotojų dėmesį, mano J.Martinis.
Bet kvantinių skaičiavimų pranašumas dar kupinas klaidų taisymo iššūkių, nes didėjant kubitų skaičiui galimybė kompiuteriui atkurti informaciją dėl kubitų trikdžių tampa vis sunkesnė. Bendrovė „Quantum Circuits“ kuria tokias klaidų taisymo sistemas naudodama pažangiausius kvantinius algoritmus.
Bendrovė „IonQ“ siekia sukurti 32 ar 64 kubitų kompiuterį panaudojant jonų vakuuminėse gaudyklėse technologiją. Tuo metu „Microsoft“ naudoja topologinio kvantinio skaičiavimo technologiją, kur skaičiavimas ir informacijos kodavimas remiasi medžiagos sužadinimu. Informacija, laikoma tokiuose kubituose, yra daug atsparesnė išoriniams trikdžiams, lyginant su kitomis technologijomis.
Nors dar niekas nesukūrė medžiagos būsenos, reikalingos tokiems sužadinimams net vienam topologiniam kubitui, „Microsoft“ pasamdė keletą kvantinio skaičiavimo lyderių, tarp jų – Nyderlandų Delfto universiteto fiziką Leo Kouwenhoveną, kuris sėkmingai kuria tokiam medžiagos sužadinimui tinkamas būsenas. Jis mano, kad šie metai bus kvantinio skaičiavimo proveržio metai.
Kiti tyrėjai yra atsargesni. Kolorade esančio Nacionalinio standartų ir technologijos instituto fizikas Davidas Winelandas, plėtojantis jonų gaudyklių technologiją, sako: „Dėl kvantinių kompiuterių pasirodymo esu optimistas ilguoju laikotarpiu, bet ką reiškia ilgasis laikotarpis, aš nežinau.“
Vis dėlto ten, kur skiriamos didelės lėšos ir pasitelkiami geriausi protai, rezultatai pasirodo greitai. Todėl neabejotina, kad greitu laiku kvantiniai kompiuteriai iš mokslinių laboratorijų išeis į buitį ir tarnaus žmonėms, sukeldami naują įspūdingą technologinį šuolį.
