Δέκα χρόνια αργότερα κανείς δεν ξέρει πότε

Ένα λιγότερο ενημερωμένο άτομο που έχει διαβάσει ένα σωρό δημοσιεύσεις σχετικά με τους κβαντικούς υπολογιστές μπορεί να έχει την εντύπωση ότι πρόκειται για μηχανές που λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο όπως οι συμβατικοί υπολογιστές. Τίποτα δεν θα μπορούσε να είναι πιο λάθος. Κάποιοι μάλιστα πιστεύουν ότι δεν υπάρχουν ακόμα κβαντικοί υπολογιστές. Και άλλοι αναρωτιούνται για ποιον σκοπό θα χρησιμοποιηθούν αφού δεν έχουν σχεδιαστεί για να αντικαταστήσουν τα συστήματα zero-one.

Ακούμε συχνά ότι οι πρώτοι πραγματικοί και σωστά λειτουργικοί κβαντικοί υπολογιστές θα εμφανιστούν σε περίπου μια δεκαετία. Ωστόσο, όπως σημείωσε στο άρθρο η Linley Gwennap, κύρια αναλυτής στο Linley Group, «Όταν οι άνθρωποι λένε ότι ένας κβαντικός υπολογιστής θα εμφανιστεί σε δέκα χρόνια, δεν ξέρουν πότε θα συμβεί».

Παρά αυτή την ασαφή κατάσταση, μια ατμόσφαιρα ανταγωνισμού για τα λεγόμενα κβαντική υπεροχή. Ανησυχώντας για την κβαντική εργασία και την επιτυχία των Κινέζων, η αμερικανική διοίκηση ψήφισε τον Νόμο Εθνικής Κβαντικής Πρωτοβουλίας τον περασμένο Δεκέμβριο (1). Το έγγραφο προορίζεται να παρέχει ομοσπονδιακή υποστήριξη για την έρευνα, την ανάπτυξη, την επίδειξη και την εφαρμογή κβαντικών υπολογιστών και τεχνολογιών. Μέσα σε μια μαγική δεκαετία, η κυβέρνηση των ΗΠΑ θα ξοδέψει δισεκατομμύρια για να δημιουργήσει υποδομές κβαντικών υπολογιστών, ένα οικοσύστημα και να στρατολογήσει ανθρώπους. Όλοι οι μεγάλοι προγραμματιστές κβαντικών υπολογιστών - D-Wave, Honeywell, IBM, Intel, IonQ, Microsoft και Rigetti, καθώς και οι δημιουργοί των κβαντικών αλγορίθμων 1QBit και Zapata, χαιρέτησαν αυτό. Εθνική Κβαντική Πρωτοβουλία.

Πρωτοπόροι του D-WAve

Το 2007, η D-Wave Systems παρουσίασε ένα τσιπ 128 qubit (2), που ονομάζεται ο πρώτος κβαντικός υπολογιστής στον κόσμο. Ωστόσο, δεν υπήρχε βεβαιότητα αν θα μπορούσε να ονομαστεί έτσι - μόνο το έργο του προβλήθηκε χωρίς λεπτομέρειες για την κατασκευή του. Το 2009, η D-Wave Systems ανέπτυξε μια «κβαντική» μηχανή αναζήτησης εικόνων για την Google. Τον Μάιο του 2011, η Lockheed Martin απέκτησε έναν κβαντικό υπολογιστή από την D-Wave Systems. Ένα κύμα D έναντι 10 εκατομμυρίων δολαρίων, ενώ υπογράφει πολυετές συμβόλαιο για τη λειτουργία του και την ανάπτυξη κατάλληλων αλγορίθμων.

Το 2012, αυτό το μηχάνημα έδειξε τη διαδικασία εύρεσης του μορίου της ελικοειδούς πρωτεΐνης με τη χαμηλότερη ενέργεια. Οι ερευνητές της D-Wave Systems χρησιμοποιούν συστήματα με διαφορετικούς αριθμούς qubits, πραγματοποίησε μια σειρά από μαθηματικούς υπολογισμούς, μερικοί από τους οποίους ξεπερνούσαν κατά πολύ τις δυνατότητες των κλασικών υπολογιστών. Ωστόσο, στις αρχές του 2014, ο John Smolin και ο Graham Smith δημοσίευσαν μια εργασία υποστηρίζοντας ότι η μηχανή D-Wave Systems δεν ήταν μηχανή. Λίγο μετά από αυτό, η Physics of Nature παρουσίασε τα αποτελέσματα πειραμάτων που αποδεικνύουν ότι το D-Wave One ήταν τελικά...

Μια άλλη δοκιμή, που διεξήχθη τον Ιούνιο του 2014, δεν έδειξε διαφορά μεταξύ του κλασικού υπολογιστή και του μηχανήματος D-Wave Systems, αλλά η εταιρεία απάντησε ότι η διαφορά ήταν αισθητή μόνο για πιο περίπλοκα προβλήματα από αυτά που επιλύθηκαν στη δοκιμή. Στις αρχές του 2017, η εταιρεία παρουσίασε ένα αυτοκίνητο που υποτίθεται ότι αποτελείται από 2 χιλιάδες qubitsπου ήταν 2500 φορές ταχύτερος από τους ταχύτερους κλασικούς αλγόριθμους. Και πάλι, δύο μήνες αργότερα, μια ομάδα επιστημόνων απέδειξε ότι αυτή η σύγκριση δεν ήταν ακριβής. Για πολλούς σκεπτικιστές, τα συστήματα D-Wave δεν είναι ακόμα κβαντικοί υπολογιστές, αλλά δικοί τους προσομοιώσεις χρησιμοποιώντας κλασικές μεθόδους.

Το σύστημα D-Wave τέταρτης γενιάς χρησιμοποιεί κβαντική ανόπτησηκαι οι καταστάσεις του qubit πραγματοποιούνται με υπεραγώγιμα κβαντικά κυκλώματα (με βάση τις λεγόμενες συνδέσεις Josephson). Λειτουργούν σε περιβάλλον σχεδόν απόλυτο μηδέν και διαθέτουν σύστημα 2048 qubit. Στα τέλη του 2018, η D-Wave παρουσιάστηκε στην αγορά ΠΗΔΗΜΑ, δηλαδή σου περιβάλλον κβαντικών εφαρμογών σε πραγματικό χρόνο (ΚΑΕ). Η λύση cloud παρέχει στους εξωτερικούς πελάτες πρόσβαση στον κβαντικό υπολογισμό σε πραγματικό χρόνο.

Τον Φεβρουάριο του 2019, η D-Wave ανακοίνωσε την επόμενη γενιά  Πήγασος. Ανακοινώθηκε ότι ήταν «το πιο εκτεταμένο εμπορικό κβαντικό σύστημα στον κόσμο» με δεκαπέντε συνδέσεις ανά qubit αντί για έξι, με περισσότερα από 5 qubits και ενεργοποίηση της ακύρωσης θορύβου σε προηγουμένως άγνωστο επίπεδο. Η συσκευή θα ξεκινήσει να πωλείται στα μέσα του επόμενου έτους.

Qubits ή υπερθέσεις συν εμπλοκή

Οι τυπικοί επεξεργαστές υπολογιστών βασίζονται σε πακέτα ή κομμάτια πληροφοριών, καθένα από τα οποία αντιπροσωπεύει μια απάντηση ναι ή όχι. Οι κβαντικοί επεξεργαστές είναι διαφορετικοί. Δεν λειτουργούν στον κόσμο μηδέν-ένα. οστό αγκώνα, η μικρότερη και αδιαίρετη μονάδα κβαντικής πληροφορίας είναι το περιγραφόμενο δισδιάστατο σύστημα Χίλμπερτ χώρο. Επομένως, διαφέρει από το κλασικό ρόπαλο στο ότι μπορεί να είναι μέσα οποιαδήποτε υπέρθεση δύο κβαντικές καταστάσεις. Ως φυσικό μοντέλο ενός qubit, το παράδειγμα που δίνεται πιο συχνά είναι ένα σωματίδιο με σπιν ½, όπως ένα ηλεκτρόνιο, ή η πόλωση ενός μόνο φωτονίου.

Για να αξιοποιήσετε την ισχύ των qubits, πρέπει να τα συνδέσετε χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που ονομάζεται σύγχυση. Με κάθε qubit που προστίθεται, η επεξεργαστική ισχύς του επεξεργαστή διπλασιάζεται τον εαυτό σας, αφού ο αριθμός των εμπλοκών συνοδεύεται από την εμπλοκή ενός νέου qubit με όλες τις καταστάσεις που υπάρχουν ήδη στον επεξεργαστή (3). Αλλά η δημιουργία και ο συνδυασμός qubit και στη συνέχεια να τους πεις να εκτελούν περίπλοκους υπολογισμούς δεν είναι εύκολη δουλειά. Μένουν εξαιρετικά ευαίσθητο στις εξωτερικές επιδράσειςπου μπορεί να οδηγήσει σε σφάλματα υπολογισμού και, στη χειρότερη περίπτωση, στη διάσπαση των μπερδεμένων qubits, δηλ. αποσυνοχήπου είναι η πραγματική κατάρα των κβαντικών συστημάτων. Καθώς προστίθενται περισσότερα qubits, οι αρνητικές επιπτώσεις των εξωτερικών δυνάμεων αυξάνονται. Ένας τρόπος αντιμετώπισης αυτού του προβλήματος είναι να ενεργοποιήσετε επιπλέον qubits "ΕΛΕΓΧΟΣ"του οποίου η μοναδική λειτουργία είναι ο έλεγχος και η διόρθωση των δεδομένων εξόδου.

3. Συμβολική αναπαράσταση του συστήματος 50 qubit της IBM

Ωστόσο, αυτό σημαίνει ότι θα χρειαστούν πιο ισχυροί κβαντικοί υπολογιστές, χρήσιμοι για την επίλυση πολύπλοκων προβλημάτων, όπως ο προσδιορισμός του τρόπου με τον οποίο αναδιπλώνονται τα μόρια πρωτεΐνης ή η προσομοίωση φυσικών διεργασιών μέσα στα άτομα. πολύ qubit. Ο Tom Watson από το Πανεπιστήμιο του Ντελφτ στην Ολλανδία είπε πρόσφατα στο BBC News:

-

Εν ολίγοις, εάν οι κβαντικοί υπολογιστές θέλουν να απογειωθούν, πρέπει να βρείτε έναν απλό τρόπο για να παράγετε μεγάλους και σταθερούς επεξεργαστές qubit.

Επειδή τα qubits είναι ασταθή, η δημιουργία ενός συστήματος με πολλά από αυτά είναι εξαιρετικά δύσκολη. Έτσι, εάν, τελικά, τα qubits ως έννοια κβαντικών υπολογιστών αποτύχουν, οι επιστήμονες έχουν μια εναλλακτική λύση: κβαντικές πύλες qubit.

Η ομάδα του Πανεπιστημίου Purdue δημοσίευσε μια μελέτη στο npj Quantum Information που περιγράφει λεπτομερώς τη δημιουργία τους. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ΣυγχαρητήριαΣε αντίθεση με τα qubits, μπορούν να υπάρχουν σε περισσότερες από δύο καταστάσεις - για παράδειγμα, 0, 1 και 2 - και για κάθε κατάσταση που προστίθεται, η υπολογιστική ισχύς ενός μεμονωμένου qudit αυξάνεται. Με άλλα λόγια, πρέπει να κωδικοποιήσετε και να επεξεργαστείτε τον ίδιο όγκο πληροφοριών. λιγότερη φήμη παρά qubits.

Για να δημιουργήσει κβαντικές πύλες που περιέχουν qudits, η ομάδα Purdue κωδικοποίησε τέσσερα qudits σε δύο μπερδεμένα φωτόνια ως προς τη συχνότητα και το χρόνο. Η ομάδα επέλεξε τα φωτόνια επειδή δεν επηρεάζονται εύκολα από το περιβάλλον τους και η χρήση πολλαπλών περιοχών επέτρεψε μεγαλύτερη εμπλοκή με λιγότερα φωτόνια. Η τελική πύλη είχε υπολογιστική ισχύ 20 qubits, αν και απαιτούσε μόνο τέσσερα qudits, με πρόσθετη σταθερότητα χάρη στη χρήση φωτονίων, καθιστώντας την ένα πολλά υποσχόμενο σύστημα για μελλοντικούς κβαντικούς υπολογιστές.

Παγίδες πυριτίου ή ιόντων

Αν και δεν συμμερίζονται όλοι αυτήν την άποψη, η χρήση πυριτίου για τη δημιουργία κβαντικών υπολογιστών φαίνεται να έχει τεράστια πλεονεκτήματα, καθώς η τεχνολογία πυριτίου είναι καλά εδραιωμένη και υπάρχει ήδη μια μεγάλη βιομηχανία που συνδέεται με αυτήν. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται στους κβαντικούς επεξεργαστές της Google και της IBM, αν και ψύχεται σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Δεν είναι ιδανικό υλικό για κβαντικά συστήματα, αλλά οι επιστήμονες εργάζονται πάνω σε αυτό.

Σύμφωνα με μια πρόσφατη δημοσίευση στο Nature, μια ομάδα ερευνητών χρησιμοποίησε ενέργεια μικροκυμάτων για να ευθυγραμμίσει δύο σωματίδια ηλεκτρονίων αιωρούμενα σε πυρίτιο και στη συνέχεια τα χρησιμοποίησε για να εκτελέσει μια σειρά δοκιμαστικών υπολογισμών. Η ομάδα, η οποία περιελάμβανε, ειδικότερα, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Wisconsin-Madison, «αιώρησε» qubits μεμονωμένων ηλεκτρονίων σε μια δομή πυριτίου, το σπιν του οποίου προσδιορίστηκε από την ενέργεια της ακτινοβολίας μικροκυμάτων. Σε υπέρθεση, το ηλεκτρόνιο περιστράφηκε ταυτόχρονα γύρω από δύο διαφορετικούς άξονες. Τα δύο qubit στη συνέχεια συνδυάστηκαν και προγραμματίστηκαν για να εκτελέσουν δοκιμαστικούς υπολογισμούς, μετά τους οποίους οι ερευνητές συνέκριναν τα δεδομένα που παράγονται από το σύστημα με δεδομένα που ελήφθησαν από έναν τυπικό υπολογιστή που εκτελούσε τους ίδιους υπολογισμούς δοκιμής. Μετά τη διόρθωση των δεδομένων, ένα προγραμματιζόμενο επεξεργαστής κβαντικού πυριτίου δύο bit.

Αν και το ποσοστό σφάλματος εξακολουθεί να είναι πολύ υψηλότερο από ό,τι στις λεγόμενες παγίδες ιόντων (συσκευές που αποθηκεύουν φορτισμένα σωματίδια όπως ιόντα, ηλεκτρόνια, πρωτόνια για κάποιο χρονικό διάστημα) ή υπολογιστές  που βασίζεται σε υπεραγωγούς όπως το D-Wave, το επίτευγμα παραμένει αξιοσημείωτο επειδή η απομόνωση των qubits από τον εξωτερικό θόρυβο είναι εξαιρετικά δύσκολη. Οι ειδικοί βλέπουν ευκαιρίες για κλιμάκωση και βελτίωση του συστήματος. Και η χρήση πυριτίου, από τεχνολογική και οικονομική άποψη, έχει καίρια σημασία εδώ.

Ωστόσο, για πολλούς ερευνητές, το πυρίτιο δεν είναι το μέλλον των κβαντικών υπολογιστών. Τον περασμένο Δεκέμβριο, εμφανίστηκαν πληροφορίες ότι μηχανικοί της αμερικανικής εταιρείας IonQ χρησιμοποίησαν υττέρβιο για να δημιουργήσουν τον πιο παραγωγικό κβαντικό υπολογιστή στον κόσμο, ανώτερο από τα συστήματα D-Wave και IBM.

Το αποτέλεσμα ήταν μια μηχανή που περιείχε ένα άτομο σε μια παγίδα ιόντων (4) χρησιμοποιεί ένα μόνο qubit δεδομένων για την κωδικοποίηση και τα qubit ελέγχονται και μετρώνται χρησιμοποιώντας ειδικούς παλμούς λέιζερ. Ο υπολογιστής διαθέτει μνήμη που μπορεί να αποθηκεύσει 160 qubit δεδομένων. Μπορεί επίσης να εκτελέσει υπολογισμούς σε 79 qubits ταυτόχρονα.

4. Διάγραμμα παγίδας ιόντων IonQ

Οι επιστήμονες από το IonQ πραγματοποίησαν μια τυπική δοκιμή του λεγόμενου Αλγόριθμος Bernstein-Waziraniego. Η αποστολή του μηχανήματος ήταν να μαντέψει έναν αριθμό μεταξύ 0 και 1023. Οι κλασικοί υπολογιστές απαιτούν έντεκα προσπάθειες για έναν αριθμό 10 bit. Οι κβαντικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν δύο προσεγγίσεις για να μαντέψουν το αποτέλεσμα με 100% βεβαιότητα. Στην πρώτη προσπάθεια, ο κβαντικός υπολογιστής IonQ μάντεψε κατά μέσο όρο το 73% των δεδομένων αριθμών. Όταν ο αλγόριθμος εκτελείται για οποιονδήποτε αριθμό μεταξύ 1 και 1023, ο κανονικός υπολογιστής έχει 0,2% πιθανότητα επιτυχίας, αλλά το IonQ έχει 79% πιθανότητα επιτυχίας.

Η IonQ πιστεύει ότι τα συστήματα που βασίζονται σε παγίδες ιόντων είναι ανώτερα από τους κβαντικούς υπολογιστές πυριτίου που κατασκευάζουν η Google και άλλες εταιρείες. Ο πίνακας 79-qubit τους είναι ανώτερος από τον κβαντικό επεξεργαστή Bristlecone της Google κατά 7 qubits. Το αποτέλεσμα IonQ είναι επίσης εντυπωσιακό όσον αφορά την αξιοπιστία του συστήματος. Σύμφωνα με τους δημιουργούς του μηχανήματος, για ένα μόνο qubit παραμένει στο 99,97%, που σημαίνει ποσοστό σφάλματος 0,03%, ενώ τα καλύτερα αποτελέσματα του διαγωνισμού ήταν κατά μέσο όρο περίπου 0,5%. Το ποσοστό σφάλματος δύο bit για τη συσκευή IonQ θα πρέπει να είναι 99,3%, ενώ οι περισσότεροι ανταγωνιστές είναι κάτω από 95%.

Αξίζει να προστεθεί ότι, σύμφωνα με ερευνητές της Google, κβαντική υπεροχή – το σημείο στο οποίο ένας κβαντικός υπολογιστής υπερτερεί όλων των άλλων διαθέσιμων μηχανημάτων – μπορεί ήδη να επιτευχθεί με έναν κβαντικό υπολογιστή με 49 qubits, με την προϋπόθεση ότι το ποσοστό σφάλματος στις πύλες δύο qubit είναι κάτω από 0,5%. Ωστόσο, η μέθοδος παγίδας ιόντων στον κβαντικό υπολογισμό εξακολουθεί να αντιμετωπίζει σημαντικά εμπόδια που πρέπει να ξεπεραστούν: αργός χρόνος εκτέλεσης και τεράστιο μέγεθος, καθώς και η ακρίβεια και η επεκτασιμότητα της τεχνολογίας.

Ένα οχυρό κρυπτογράφησης σε ερείπια και άλλες συνέπειες

Τον Ιανουάριο του 2019, στην CES 2019, ο Διευθύνων Σύμβουλος της IBM Ginni Rometty ανακοίνωσε ότι η IBM προσφέρει ήδη ένα ολοκληρωμένο σύστημα κβαντικών υπολογιστών για εμπορική χρήση. Κβαντικοί υπολογιστές IBM5) βρίσκονται φυσικά στη Νέα Υόρκη ως μέρος του συστήματος IBM Q System One. Χρησιμοποιώντας το Q Network και το Q Quantum Computational Center, οι προγραμματιστές μπορούν εύκολα να χρησιμοποιήσουν το λογισμικό Qiskit για τη σύνταξη κβαντικών αλγορίθμων. Έτσι, η υπολογιστική ισχύς των κβαντικών υπολογιστών IBM είναι διαθέσιμη ως υπηρεσία υπολογιστικού νέφους, λογικά κοστολογημένο.

Η D-Wave παρέχει επίσης τέτοιες υπηρεσίες εδώ και αρκετό καιρό και άλλοι σημαντικοί παίκτες (όπως η Amazon) σχεδιάζουν παρόμοιες προσφορές κβαντικού νέφους. Η Microsoft προχώρησε περισσότερο με την εισαγωγή Γλώσσα προγραμματισμού Q# (προφέρεται σαν) που μπορεί να τρέξει το Visual Studio και να εκτελεστεί σε φορητό υπολογιστή. Οι προγραμματιστές έχουν ένα εργαλείο για να μοντελοποιούν κβαντικούς αλγόριθμους και να δημιουργούν μια γέφυρα λογισμικού μεταξύ κλασικού και κβαντικού υπολογισμού.

Ωστόσο, το ερώτημα είναι, σε τι είναι πραγματικά χρήσιμοι οι υπολογιστές και η υπολογιστική τους ισχύς; Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε τον περασμένο Οκτώβριο στο περιοδικό Science, επιστήμονες από την IBM, το Πανεπιστήμιο του Waterloo και το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου προσπάθησαν να προσεγγίσουν τους τύπους προβλημάτων για τα οποία οι κβαντικοί υπολογιστές φαίνονται καλύτερα.

Σύμφωνα με τη μελέτη, τέτοιες συσκευές θα είναι σε θέση να λύσουν πολύπλοκα γραμμική άλγεβρα και προβλήματα βελτιστοποίησης. Ακούγεται ασαφές, αλλά μπορεί να υπάρχουν ευκαιρίες για ευκολότερες και φθηνότερες λύσεις σε ζητήματα που απαιτούν επί του παρόντος πολλή προσπάθεια, πόρους και χρόνο και μερικές φορές είναι πέρα ​​από τις δυνατότητές μας.

5. IBM Quantum Computer

Χρήσιμος Κβαντικός Υπολογισμός αλλάξουν διαμετρικά το πεδίο της κρυπτογραφίας. Χάρη σε αυτούς, οι κωδικοί κρυπτογράφησης θα μπορούσαν να σπάσουν γρήγορα και πιθανώς η τεχνολογία blockchain θα καταστραφεί. Η κρυπτογράφηση RSA φαίνεται πλέον να είναι μια αξιόπιστη και άθραυστη ασφάλεια που προστατεύει τα περισσότερα από τα δεδομένα και τις επικοινωνίες του κόσμου. Ωστόσο, ένας αρκετά ισχυρός κβαντικός υπολογιστής μπορεί εύκολα σπάσιμο κρυπτογράφησης RSA μέσω Αλγόριθμος Shora.

Πώς να το αποτρέψετε αυτό; Ορισμένοι υποστηρίζουν την αύξηση του μήκους των δημόσιων κλειδιών κρυπτογράφησης στο μέγεθος που είναι απαραίτητο για να ξεπεραστεί η κβαντική αποκρυπτογράφηση. Σύμφωνα με άλλους, θα πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο του για να διασφαλίζεται η ασφάλεια της επικοινωνίας. Χάρη στην κβαντική κρυπτογραφία, η ίδια η πράξη της υποκλοπής δεδομένων θα τα κατέστρεφε, μετά την οποία το άτομο που παραποιεί το σωματίδιο δεν θα μπορούσε να λάβει χρήσιμες πληροφορίες από αυτό και ο παραλήπτης θα προειδοποιηθεί για την απόπειρα υποκλοπής.

Συχνά αναφέρονται επίσης πιθανές εφαρμογές των κβαντικών υπολογιστών. οικονομική ανάλυση και προβλέψεις. Με τα κβαντικά συστήματα, τα πολύπλοκα μοντέλα συμπεριφοράς της αγοράς μπορούν να επεκταθούν για να συμπεριλάβουν πολλές περισσότερες μεταβλητές από πριν, οδηγώντας σε ακριβέστερες διαγνώσεις και προβλέψεις. Με την ταυτόχρονη επεξεργασία χιλιάδων μεταβλητών με έναν κβαντικό υπολογιστή, θα ήταν επίσης δυνατό να μειωθεί ο χρόνος και το κόστος που απαιτείται για την ανάπτυξη. νέα φάρμακα, λύσεις μεταφορών και logistics, αλυσίδες εφοδιασμού, κλιματικά μοντέλακαθώς και για την επίλυση πολλών άλλων προβλημάτων τεράστιας πολυπλοκότητας.

Νόμος κατιφέ

Ο κόσμος των παλιών υπολογιστών είχε τον δικό του νόμο του Moore, ενώ οι κβαντικοί υπολογιστές πρέπει να καθοδηγούνται από το λεγόμενο Νόμος κατιφέ. Οφείλει το όνομά του σε έναν από τους πιο εξέχοντες ειδικούς της Google για τα κβαντικά, Χάρτμουτ Νεβένα (6), το οποίο αναφέρει ότι επί του παρόντος γίνονται πρόοδοι στην τεχνολογία κβαντικών υπολογιστών διπλός εκθετικός ρυθμός.

Αυτό σημαίνει ότι αντί να διπλασιάζεται η παραγωγικότητα μέσω διαδοχικών επαναλήψεων, όπως συνέβη με τους κλασικούς υπολογιστές και τον νόμο του Moore, η κβαντική τεχνολογία αυξάνει την παραγωγικότητα πολύ πιο γρήγορα.

Οι ειδικοί προβλέπουν την έναρξη της κβαντικής υπεροχής, η οποία μπορεί να μεταφραστεί όχι μόνο στην υπεροχή των κβαντικών υπολογιστών έναντι οποιωνδήποτε κλασικών μεθόδων, αλλά και με άλλους τρόπους - ως την αρχή της εποχής των χρήσιμων κβαντικών υπολογιστών. Αυτό θα ανοίξει το δρόμο για ανακαλύψεις στη χημεία, την αστροφυσική, την ιατρική, την ασφάλεια, τις επικοινωνίες και πολλά άλλα.

Ωστόσο, υπάρχει επίσης η άποψη ότι τέτοια υπεροχή δεν θα υπάρξει ποτέ, τουλάχιστον στο άμεσο μέλλον. Μια πιο ήπια εκδοχή του σκεπτικισμού είναι αυτή Οι κβαντικοί υπολογιστές δεν θα αντικαταστήσουν ποτέ τους κλασικούς υπολογιστές επειδή δεν έχουν σχεδιαστεί για να το κάνουν. Δεν μπορείτε να αντικαταστήσετε ένα iPhone ή υπολογιστή με μια κβαντική μηχανή, όπως δεν μπορείτε να αντικαταστήσετε τα παπούτσια του τένις... με ένα πυρηνικό αεροπλανοφόρο. Οι κλασικοί υπολογιστές σάς επιτρέπουν να παίζετε παιχνίδια, να ελέγχετε email, να σερφάρετε στο διαδίκτυο και να εκτελείτε προγράμματα. Οι κβαντικοί υπολογιστές εκτελούν κυρίως προσομοιώσεις που είναι πολύ περίπλοκες για δυαδικά συστήματα που εκτελούνται σε bit υπολογιστών. Με άλλα λόγια, οι μεμονωμένοι καταναλωτές δεν θα λάβουν σχεδόν κανένα όφελος από τον δικό τους κβαντικό υπολογιστή, αλλά οι πραγματικοί δικαιούχοι της εφεύρεσης θα είναι, για παράδειγμα, η NASA ή το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης.

Ο χρόνος θα δείξει ποια προσέγγιση είναι πιο κατάλληλη - η IBM ή η Google. Σύμφωνα με το νόμο του Neven, απέχουμε μόνο λίγους μήνες για να δούμε μια πλήρη επίδειξη κβαντικής ανωτερότητας από τη μία ή την άλλη ομάδα. Και αυτό δεν είναι πλέον προοπτική «σε δέκα χρόνια, δηλαδή κανείς δεν ξέρει πότε».