Naukowcy twierdzą, że komputery kwantowe w teorii mogą być gotowe do 2030 roku

Badacze z Kalifornijskiego Instytutu Technologii (Caltech) teoretyzują, że funkcjonalny komputer kwantowy może wymagać znacznie mniej kubitów niż wcześniej sądzono, co sprawia, że wdrożenie pierwszego komputera kwantowego przed końcem dekady staje się realne. 

Naukowcy z Caltech, współpracujący ze start-upem powiązanym z uczelnią – Oratomic, stwierdzili, że poprzez redukcję błędów, które „nękają obecne prymitywne komputery kwantowe”, można zbudować funkcjonalny komputer kwantowy z zaledwie 10 000 do 20 000 kubitów. 

Wcześniej sądzono, że do prawidłowego funkcjonowania komputera kwantowego potrzeba milionów kubitów, informuje Caltech. Kubit to podstawowa jednostka komputera kwantowego, będąca odpowiednikiem bita w klasycznym komputerze, służąca do kodowania informacji w systemie binarnym.

„Mniejsza liczba potrzebnych kubitów oznacza, że komputery kwantowe mogą teoretycznie działać już pod koniec dekady,” informuje Caltech. 

Przemieszczanie atomów za pomocą optycznych pincet

Innowacja teoretyczna to proponowana architektura korekcji błędów, która wykorzystuje „systemy neutralnych atomów”, w których atomy mogą być fizycznie przemieszczane i łączone na dużych odległościach za pomocą laserów zwanych „optycznymi pincetami”. 

„Opracowujemy nowe architektury dla kwantowych procesorów neutralnych atomów, które znacznie redukują szacowane zasoby potrzebne do odpornego na błędy obliczania kwantowego,” powiedział we wtorek teoretyczny fizyk Caltech John Preskill, dodając: 

„Ten postęp sprawia, że jestem optymistycznie nastawiony do rychłego pojawienia się szeroko użytecznych komputerów kwantowych.” 

Manuel Endres, profesor fizyki w Caltech, który niedawno stworzył największą jak dotąd zbudowaną matrycę kubitów, powiedział: 

„W przeciwieństwie do innych platform obliczeń kwantowych, kubity neutralnych atomów mogą być bezpośrednio łączone na dużych odległościach. Optyczne pincety mogą przetransportować jeden atom na drugi koniec matrycy i bezpośrednio splątać go z innym atomem.”

Nowa technologia pozwala na kodowanie każdego logicznego kubitu przy użyciu zaledwie pięciu fizycznych kubitów, zamiast około tysiąca wymaganych przez konwencjonalne metody, informuje Caltech.

„Tak naprawdę zaskakujące jest, jak dobrze to działa. Nazywamy to ultra-wydajną korekcją błędów,” powiedział Endres. 

Układ oraz procedura kompilacji dla logicznej architektury obliczeń kwantowych. Źródło: Caltech

Kwantowe granice bliższe niż się wydaje

Oratomic zapowiedział bliską współpracę z Zaawansowaną Misją Obliczeń Kwantowych Caltech, prowadzącą bieżące badania nad przetwarzaniem informacji kwantowej i mającą na celu zbudowanie pierwszego na świecie komputera kwantowego o użytecznej skali oraz odpornego na błędy.

Badania pojawiły się zaledwie dzień po tym, jak Google opublikował artykuł twierdzący, że komputery kwantowe mogą potencjalnie złamać kryptografię bitcoin w dziewięć minut, wymagając znacznie mniej mocy obliczeniowej niż pierwotnie przypuszczano.  

Tymczasem Google w swoim artykule w tym tygodniu zachęcił twórców kryptowalut do migracji blockchainów na kryptografię post-kwantową (PQC) już teraz, zamiast czekać na wystąpienie rzeczywistych zagrożeń.

W ubiegłym tygodniu internetowy gigant wyznaczył na 2029 rok termin migracji do PQC, ostrzegając, że „kwantowe granice” mogą być bliższe niż się wydaje.