Kvantno računalništvo se loti posla

Kvantne raziskave danes pomenijo velik posel. Kvantno računalništvo, ki je nekoč veljalo za znanstveno zanimivost, zdaj obljublja, da bo spremenilo številne vidike vsakdanjega življenja od kibernetske varnosti do razvoja zdravil in vremenske napovedi. V zadnjih letih se je delo na področju kvantnega računalništva začelo seliti z univerz v korporativne raziskovalne laboratorije, pri čemer so velike multinacionalke, pa tudi zagonska podjetja in vlagatelji tveganega kapitala vstopili v tekmo za komercializacijo kvantnih tehnologij. Toda kljub vsem rekordnim napovedim financiranja in navdušenju nekateri opozarjajo, da to spodbuja "kvantni balon", ki bi lahko kmalu počil. 

Srce in duša kvantnega računalnika so kvantni biti ali kubiti. Ti se razlikujejo od standardnih računalniških bitov, ki so lahko 0 ali 1. Qubiti pa so lahko oboje. Uporaba te funkcije za zapletene računalniške probleme pomeni, da bi bilo mogoče rešitve izračunati veliko hitreje kot današnji najhitrejši računalniki s skaliranjem računalništva za izračun s številnimi kubiti, kar ima za posledico eksponentno povečanje računalniške moči. Kubiti so lahko izdelani iz različnih platform strojne opreme, kot so superprevodni kubiti ali ujeti ioni. Druge prihajajoče metode so fotonski kvantni procesorji, ki namesto tega uporabljajo svetlobo.

Strokovnjaki pravijo, da lahko pravo »kvantno prednost« pričakujemo šele, ko bodo kvantni računalniki delovali z milijoni kubitov. In s trenutnim rekordom, ki je še vedno pod 100 kubitov, je še vedno nekaj. Toda tisto, kar večinoma ovira napredek, je dekoherenca samih kubitov. Da bi se temu izognili, morajo običajno delovati pri temperaturi blizu 0 K ter biti zaščiteni drug pred drugim in pred okoljem. Z znanstvenega vidika pa nič ne preprečuje ustvarjanja velikih kvantnih računalnikov, vendar je treba rešiti nekaj težkih inženirskih problemov. 

Nekateri od teh izzivov se rešujejo z ogromnimi vladnimi programi. V ZDA vlada vlaga 1.2 milijarde dolarjev Nacionalni program kvantne pobude ki je namenjen tako akademskemu svetu kot zasebnemu sektorju, medtem ko se vlada Združenega kraljestva bliža koncu svoje 10-letne 1 milijarde funtov Nacionalni program kvantne tehnologije, ki se je začela leta 2013. Medtem je Nizozemska lani v krovno organizacijo nakazala 615 milijonov evrov Quantum Delta NL spodbujanje razvoja kvantnih tehnologij. Vse to pa je v senci ocenjenega financiranja kitajskega nacionalnega programa v višini 10 milijard dolarjev. 

Od velike tehnologije do male tehnologije

V kvantnem računalništvu trenutno prevladujejo tehnološki velikani, kot so IBM, Amazon, Hewlett Packard, Honeywell, Google in Microsoft, pri čemer nekateri od njih veliko vlagajo v kvantne pobude. Google ima 53-kubitni kvantni procesor z imenom Sycamore, medtem ko je IBM razkril svoje načrte za proizvodnjo 433-kubitnega čipa pozneje letos in 1121-kubitnega čipa leta 2023. IBM-ove kvantne naprave so že na voljo za uporabo več kot 200,000 strankam prek storitev v oblaku.

Dejansko številne velike korporacije raziskujejo kvantne aplikacije. Goldman Sachs razvija algoritme kvantne optimizacije za določanje cen sredstev na podlagi inherentnega tveganja, povezanega na primer z različnimi opcijami ali delnicami. Piše, da bi lahko finančne operacije že v naslednjih petih letih imele koristi od kvantnih računalnikov. Proizvajalec avtomobilov Daimler medtem raziskuje, kako lahko kvantni računalniki simulirajo nove materiale za razvoj zmogljivejših in cenejših avtomobilskih baterij. Banka HSBC je lani aprila napovedala partnerstvo z IBM za preučevanje potenciala kvantnega računalništva v bančništvu.

In v igri niso le veliki igralci. Število kvantno osnovanih start-upov že več let narašča, po zadnji oceni iz leta 265 jih je bilo. Poročilo o kvantnem računalništvu. In nekateri delajo velike korake naprej. Ameriško zagonsko podjetje ColdQuanta je letos predstavilo 100-kubitni procesor, ki temelji na hladnih atomih, in upa, da ga bo v naslednjih treh letih nadgradil na 1000 kubitov. Drugo ameriško podjetje – IonQ – je bilo prvo kvantno zagonsko podjetje, ki je lani začelo javno trgovati na newyorški borzi, kar mu je omogočilo, da je zbralo več kot 600 milijonov dolarjev naložbenega financiranja. Še en pomemben posel je povezan s podjetjem PsiQuantum, ki je letos zagotovilo 450 milijonov dolarjev na podlagi svoje obljube, da bo do leta 2025 zgradil kvantni računalnik na podlagi fotonike. 

Glede na to, da obstaja trdna znanstvena podlaga, ki podpira potencial kvantne tehnologije, vprašanje ni, ali se bo to zgodilo, temveč kdaj.

Freeke Heijman

Kvantno zasnovana zagonska podjetja pritegnejo tudi zanimanje vlagateljev tveganega kapitala. To je rahlo kontraintuitivno, saj vlagatelji tveganega kapitala običajno stavijo na "varne konje", kar pa ne velja za komercialne izdelke, za katere se pričakuje, da bodo na trgu prišli čez kakšno desetletje. Kljub temu po podatkih svetovalnega podjetja McKinsey tvegani kapital in drugi zasebni kapital zdaj predstavljata več kot 70 % naložb v kvantno tehnologijo. Leta 93.5 je bilo vloženih le 2015 milijona dolarjev, leta 2021 pa je ta številka narasla na osupljivih 3.2 milijarde dolarjev. 

Nevarnost vseh teh naložb je, da vodijo v balon, a da to vsaj zaenkrat ne skrbi nekaterih. »Ne verjamem, da bo prišlo do splošnega padca naložb, saj bomo v naslednjih nekaj letih videli napovedane uspehe in organizacije, ki bodo uporabljale kvantno računalništvo za komercialne ali znanstvene aplikacije v resničnem svetu,« pravi Doug Finke, ki vodi Poročilo o kvantnem računalništvu. 

Freeke Heijman, direktorica razvoja ekosistemov pri Quantum Delta NL, dodaja, da malo navdušenja ni nujno slabo, saj bo pomagalo navdušiti ljudi, da se lotijo ​​kvantnih tehnologij. "Glede na to, da obstaja trdna znanstvena podlaga, ki podpira potencial kvantne tehnologije, vprašanje ni, ali se bo to zgodilo, temveč kdaj," dodaja.