A kvantumszámítógépek építésének versenyében nem Európa jár legelől, de a kontinens vezetői azon dolgoznak, hogy ez a helyzet a (közel) jövőben megváltozzon és felzárkózzanak az Egyesült Államok és Kína mellé. A vezető szerep elnyerése nem egyszerű feladat, hiszen az érzékeny gépek létrehozása és működtetése költséges folyamat, amelyet csak megfelelő finanszírozással lehet biztosítani. Az Egyesült Államokban 2018-ban írta alá Donald Trump elnök a tíz évre szóló 1,2 milliárd dolláros támogatást, amely a Nemzeti Kvantum Kezdeményezési Határozat keretében olyan kutatásokat finanszíroz, amelyek tudományos áttörésekhez vezethetnek a kvantumtechnológia területén, valamint megoldásokat találnak az adatoknak a kvantumfizika törvényeit felhasználó tárolására és továbbítására.

Kínában szintén elsőbbséget élvez a kvantuminfrastruktúra fejlesztése, a 2016-ban bemutatott 13. ötéves terv magában foglalta a kvantumszámítógépek építésének terveit is, és a 64 milliárd jüanos Nemzeti Kvantum Információ Tudományos Laboratórium is elkészül Hefeiben előreláthatólag már jövőre. A két nemzet hatalmas beruházásait nem utolsó sorban az egymással való verseny is motiválja, a Fortune elmondása szerint az amerikai Kvantum Törvény azután született, hogy a CNAS (Center for a New American Security) jelentésében felhívta rá a figyelmet, hogy Kína az első helyre pályázik a kvantumtechnológia területén és valóban, az elnök, Hszi Jinping a Kínai Kommunista Párt 19. Nemzeti Kongresszusán bejelentette, hogy 2035-re az ország az innovációk globális vezetőjévé szeretne válni.

Európában is készülnek a nemzeti projektek, a kontinens első kvantumszámítógépének megépítését több program is kitűzte célul:

• Finnország tavaly novemberben az IQM-mel kötött szerződést arról, hogy 50 qubitos gépet épít 2024-re, ennek első lépéseként még idén év végére 5 qubitos, működő prototípust hoznak létre
• Készül ezen kívül az OpenSuperQ is, a 10 millió euróval támogatott kvantumszámítógép, amely tavaly májusban már hét qubittal demonstrálta a működőképességét és végleges formájában 100 qubittal fog operálni, a hozzáférés pedig mindenki számára elérhető lesz majd.

Az azonban, hogy laboratóriumi körülmények között jól vizsgázik egy gép, nem jelenti feltétlenül azt, hogy a mindennapi használat során is stabil teljesítményt nyújt. A kvsntumszámítógépek akkor válnak igazán hasznossá, ha valóban be tudják teljesíteni azt az ígéretet, amelyre a mérnökök és kutatók elképzelései szerint képesek lesznek, vagyis a hagyományos számítógépeknél milliószor gyorsabban oldanak meg komplex számítási folyamatokat, mindezt hibák nélkül. Bár a kvantumszámítógépek elterjedésének még ekkor is lesznek akadályai, például sajátos működési elvük, ami valószínűségekben adja meg a feladatok eredményét és ez eleinte idegenné teheti őket a felhasználók számára, a nagy méretű kriogenikus hűtési rendszer, ami szükséges a qubitok működéséhez, vagy a memóriaproblémák, mivel jelenleg a qubitok csak rendkívül rövid ideig tudják az információt tárolni, bár a kutatások során már vannak előrelépések a probléma megoldása érdekében.

Egy életképes megoldás lehet a kvantum információs infrastruktúra kiépítésére, ha a már megépített és működő, ámde drága és bonyolult gépeket közösen használják a kutatóintézetek és cégek, így mindenki hozzáférhet az eszközök nyújtotta szolgáltatásokhoz, anélkül, hogy saját gép fejlesztésébe kellene beruháznia. Ezt a szolgáltatást nyújtja az IBM is a Q System One kvantumszámítógéppel, amelyet 2019-ben mutattak be a CES-en (Consumer Electronics Show) és amely a világ első tudományos és kereskedelmi célokra szánt szupravezető áramkör alapú kvantumszámítógépe volt. A berendezésnek nem csak a képességei, hanem a külseje is futurisztikus: a 2,7 méter átmérőjű, henger alakú borítás szépen elrejti a kriogenikus hűtőt, ezenkívül egy masszív üvegbevonatot is kapott, amelyet a cég leírása szerint ugyanazzal a technikával készített a Goppion, mint amit a Mona Lisa és a brit királyi ékszerek megőrzésére is használnak a Louvre-ban és a londoni Towerben.

A Q System One azonban nem egy kiállítási tárgy, hanem valódi munkára szánt gép, amelyet az cég a Quantum Experience és a Qiskit platformon keresztül megoszt többszázezer felhasználóval. Az IBM először 2016-ban tette elérhetővé egyik kvantumszámítógépét a felhő alapú szolgáltatásán át, azóta pedig egyre növekszik ezeknek a rendszereknek a száma, jelenleg több mint harminc áll építés alatt. Tegnap pedig bemutatták azt a Q System One gépet, amely már nem az Egyesült Államokból, hanem Európából fogja kiszolgálni az ügyfeleket, és ezzel a kontinens első kereskedelmi kvantumszámítógépévé lépett elő.

Az eszközt már korábban installálták Baden-Württenberg Ehningen városában, de a járványhelyzet miatt a hivatalos átadást el kellett halasztani, így most került sor az eseményre, melyen Angela Merkel német szövetségi kancellár is részt vett, akitől egyébként nem áll távol a kvantumvilág témája, hiszen eredeti szakmája szerint doktorátussal rendelkező kvantumkémikus. Merkel elmondta: Németország nagy előrelépést tervez a kvantum információs technológia területén és a kutatásokat a DLR, a Német Légügyi és Űrkutatási Központ fogja vezetni. Ezek a fejlesztések elsősorban a gyakorlati alkalmazásokra fognak fókuszálni, amelyek használható megoldásokat nyújtanak az iparban vagy a gyógyszerészetben, azokon a területeken, ahol a kvantumszámítógépek sokkal komplexebb feladatokat oldhatnak meg, mint a klasszikus társaik.

A kvantumgépek legfontosabb használati körét általában az anyag kutatásban, kriptográfiában, gyógyszerészetben, pénzügyi analizációban és a mesterséges intelligencia/önvezető járművek kutatásában látják a szakértők.

Martin Jetter, az IBM európai, közép-keleti és afrikai részlegének igazgatója szerint a jelenleg használt, tradicionális számítástechnika lassan a végéhez ér, ezért is fontos lépés a Q System One Európába érkezése. Bár az újfajta számítógépek elterjedése még a kezdeténél tart, de később egészen új dimenziókat nyithat meg az emberek előtt, a német megoldás, miszerint az eszközt az ipari környezetbe integrálják, lehetőséget ad a cégeknek a valódi eredmények elérésére. Bemutatták azokat a vállalatokat is, amelyek már most alkalmazzák a gépet, köztük van például a Bosch is, amely többek között az anyagok szimulációjára fókuszál, mivel a kvantummechanika segítségével atomi szinten lehet tanulmányozni a szerkezetet és új, sosem látott anyagokat lehet kialakítani. A BMW szintén a szimulációkban, ezenkívül az önvezető autók fejlesztésében és az optimalizációban határozta meg a kvantumszámítógépek legfontosabb felhasználási körét.

Az IBM a gépet a Fraunhofer-Társasággal (Fraunhofer-Gesellschaft), Európa legnagyobb alkalmazás-orientált kutatási szervezetével együtt fogja működtetni és az adatokat nem az Egyesült Államokban, hanem helyben, Ehningenben, a német adatvédelmi szabályoknak megfelelően fogják tárolni. Az IBM kvantumgépei az elkövetkező időszakban a világ egyre több pontján bukkannak majd fel, a tervek szerint júliusban Japánban adják át a következő Q System One-t a Tokiói Egyetemmel együttműködésben, később pedig a Cleveland Klinikán installálnak
egyet. Cleveland lesz egyébként a helyszíne az első 1121 qubitos kvantumszámítógépnek is, amelyet az IBM 2023-ra ígér.

A Quantum Condor processzort még megelőzi 2022-ben a 433 qubitos Quantum Osprey és idén a 127 qubitos Quantum Eagle.

A jelenlegi Q System One a 27 qubitos Falcon processzorral működik. Ha szeretnénk közelebbről is megismerkedni a géppel, a quantum-ar.com oldalon kiterjesztett valóság formátumban is körbejárhatjuk, a németországi átadásról a felvételt pedig itt lehet megtekinteni.

(Fotó: IBM)

További cikkek a témában:

Létrehozták az első programozható kvantumhálózatot, a következő lépés már a kvantuminternet A kvantumvilág különös szabályainak alkalmazásával osztottak meg információt egy köztes csomóponton keresztül, vagyis már nem csak közvetlen kvantumösszefonódással, hanem valódi hálózaton keresztül is működik a rendszer.
Hibátlan kvantumszámítógép még nincs, de a hiba nem feltétlenül jelent hátrányt A hibamentes kvantumberendezés épp olyan ritka mint a gyémánt, de azért ez is létezik, és a két dolog között nem ez az egyetlen kapcsolat.
Tőzsdézett egy kvantumszámítógép, és remek eredményeket ért el Jobban és gyorsabban teljesített bizonyos körülmények között, mint a hagyományos portfólióoptimalizálási rendszerek. A jövőben kvantumintelligenciák csapnak majd össze a tőzsdéken?