A kvantumszámítógép olyan problémákat és számítási feladatokat is megoldó masina, ami a kvantummechanikai jelenségeket aknázzák ki. Ezek bonyolultsága meghaladja a hagyományos számítógépek képességeit.
A bennük rejlő lehetőségeket a nagy számítási teljesítményt követelő alkalmazások
akkor tudják majd a gyakorlatban is kamatoztatni, – például a tudományos kutatás, az időjárás-előrejelzés, valamint az ipari fejlesztés és tervezés területén, – ha az abszolút nulla fok közeli hőmérsékleten működő vezérlőelektronika is elérhetővé válik.
Ilyen, rendkívül alacsony hőmérsékleten működő, kriogén félvezetők fejlesztését jelentette be a Siemens két partnerével, a sureCore és a Semiwise vállalatokkal közösen.
kvantumszámítógép-vezérlők, fotó: Siemens
Az innovációhoz a Siemens egy olyan nagy teljesítményű, rugalmas funkciókkal ellátott szimulációs platformot biztosít, amely különböző típusú, illetve az extrém hidegben működő integrált áramkörök működését is pontosan képes modellezni. Ezt alkalmazva a Semiwise kriogén, digitális integrált (CMOS) áramköröket tervezett a speciális vezérlőelektronikához, amelyeket aztán a sureCore használ fel többek között az új CryoCMOS névre keresztelt vezérlőchipek gyártásához. A vállalat kifejezetten hidegellenálló termékcsaládját emellett szintén a Siemens szimulációs platformjának és mesterséges intelligenciát is alkalmazó tervező szoftverének segítségével fejlesztették ki.
Együttműködésével a három cég a kvantumszámítógépekbe szánt, következő generációs integrált áramkörök teljesítménye és energiahatékonysága terén egyaránt áttörést hozhat, ami kulcsfontosságú a technológiában rejlő kereskedelmi lehetőségek kiaknázásához.
A kvantumszámítógép olyan számítóeszköz, amelyik úgy végez számításokat, hogy kvantummechanikai jelenségeket használ, mint a kvantum-szuperpozíció és a kvantum-összefonódás.
Egy kvantumszámítógép képes lehet olyan számítások hatékony végzésére, amik a hagyományos, digitális számítógépekkel gyakorlatilag megoldhatatlanok. Kutatását és későbbi megvalósítását elsősorban kormányszervek támogatják. A kvantumszámítógép gyakorlati megvalósítása a kezdeti lépéseknél tart, egyelőre kísérleti fázisban van.
A kvantumszámítógép a számításokat egymással párhuzamosan hajtja végre, ezért programozásához speciális programozási módszer szükséges.
A kvantummechanikai hatások miatt – mint fent is említettük – a rendszert közel abszolút nulla fokra kell folyamatosan hűteni. Vezetékezése koaxiális kábelekkel történik, amik szupravezető tulajdonságúak, melyek szintén igen alacsony hőmérsékleten működnek.
A bemenetet mikrohullámú impulzusok jelentik, amik befolyásolják a részecskék állapotait. A kimenő jeleket magas szintű kvantummechanikai ismeretekkel rendelkező operátorok értelmezik.
1980: Paul Benioff fizikus azt javasolja, hogy a kvantummechanikát számításokra lehetne használni.
1981: Richard Feynman Nobel-díjas fizikus megalkotja a kvantumszámítógép kifejezést.
1985: David Deutsch fizikus (Oxford) leírja, hogyan működne egy kvantumszámítógép.
1994: Peter Shor matematikus (Bell Labs) olyan algoritmust ír, ami fel tudja törni a napjainkban széles körben használt titkosítási eljárásokat.
2007: A D-wave nevű kanadai startup cég bejelenti, hogy kvantumszámítással működő integrált áramköre képes megoldani szúdokufeladatokat.
2013: A Google közös laboratóriumot működtet a NASA-val, hogy teszteljék a D-wave hardverét.
2017: A Rigetti nevű startup cég gyártóüzemet nyit kvantumszámítógép hardverének gyártására.
2019: A Google kutatói azt állítják: elérték a kvantumfölényt (ennek jelentősége pillanatnyilag inkább elméleti). Az áttörésről szóló tanulmány a Nature tudományos folyóiratban jelent meg.
Nyitókép: Siemens, a cikk forrása: Siemens és Wikipedia
