W przeciwieństwie do klasycznego komputera komputer kwantowy będzie mógł wykonywać wiele operacji jednocześnie, co znacznie skróci czas rozwiązywania trudnych problemów obliczeniowych, a tym samym w ogóle umożliwi ich podejmowanie. Jak wylicza prof. Marek Kuś, technologia ta z pewnością znajdzie zastosowanie w naukach o życiu, medycynie i przemyśle farmaceutycznym, gdzie posłuży do odkrywania nowych leków. Innym sektorem oczekującym na powstanie komputerów kwantowych jest bankowość i cała branża finansowa, która skorzysta m.in. na możliwości doskonałego symulowania zachowań giełdy.
We współcześnie używanych komputerach dane są zapisywane w systemie binarnym, czyli poprzez sekwencje bitów, z których każdy znajduje się w jednym z dwóch stanów: 0 lub 1. Grupy takich bitów są przesyłane między różnymi podzespołami jednego komputera lub też między różnymi komputerami w sieci. Komputer klasyczny wykonuje operacje w określonej kolejności, jedna po drugiej, i nie jest w stanie wykonywać kilku czynności jednocześnie. Dlatego im bardziej złożone jest zadanie, tym dłużej trwa szukanie rozwiązań, a do rozwiązania wielu ze współczesnych problemów moc obliczeniowa klasycznych komputerów jest niewystarczająca.
Kilka lat w kilka sekund
„W komputerach kwantowych informacje zapisywane są w kubitach (od angielskiego quantum bit). Scharakteryzowanie i optymalizacja obliczeń kwantowych wykonywanych przez kubity to zadanie, jakie postawili przed sobą polscy naukowcy. Na realizację projektu TEM-NET otrzymali oni dofinansowanie od Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, w wysokości ponad 17 mln zł. Liderem projektu jest Centrum Fizyki Teoretycznej PAN w Warszawie. W skład konsorcjum naukowego wejdą także Wydział Nauk Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej PAN w Gliwicach” – poinformowała FNP w przesłanym PAP komunikacie.
– Komputery kwantowe pozwolą rozwiązywać skomplikowane problemy z wielu dziedzin nauki i przemysłu dużo szybciej i efektywniej niż najlepsze komputery klasyczne. W ciągu kilka sekund potrafią one wykonać obliczenia, które komputerowi klasycznemu mogą zająć nawet kilka lat – tłumaczy prof. Marek Kuś, cytowany w komunikacie.
Jak wyjaśnia, kubit od zwykłego bitu różni się tym, że nie ma ustalonej wartości 0 lub 1, ale zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej znajduje się w stanie pośrednim, nazywanym superpozycją. Oznacza to, że jednocześnie znajduje się i w stanie 0, i w stanie 1. A zatem, kubit niesie w sobie znacznie więcej informacji niż zero-jedynkowy bit. Na dodatek, kubity mogą być ze sobą splątane: dwa kubity to już cztery splątane ze sobą wartości, trzy kubity – osiem wartości, i tak dalej. Stanów pojedynczych kubitów nie można traktować jako niezależnych, bo zmiana jednego wpływa na wszystkie pozostałe. Właśnie dzięki splątaniu kubitów, komputerkwantowy może wykonywać obliczenia na wszystkich wartościach jednocześnie, co daje mu potężną moc obliczeniową. Choć sprawa komplikuje się z uwagi na konieczność „odczytania” wyników takiego obliczenia, co nieuchronnie niszczy stan kwantowy.