Kubikos qubitok rakkolnak

Dobjunk fel egy érmét! Fej vagy írás? Az egyszerű kérdést egyszerű eldönteni, persze csak ha az érme már földet ért. De mi van addig, amíg a levegőben pörög? Akkor még mindkét válasznak azonos a valószínűsége. Ha nagyon le akarjuk egyszerűsíteni, ez a kalkuláció a kvantum-számítástechnika alapja. Valójában azonban a kvantum-számítógépek révén rendkívül összetett problémák soha nem látott gyorsasággal oldhatóak meg– írja a McKinsey & Company tanácsadó cég összefoglaló tanulmányában, amely a kvantumszámítógépek lehetséges felhasználásaival foglalkozik.

A digitális számítógépek évtizedek óta megkönnyítik számunkra az információfeldolgozást. „A kvantumszámítógépek a számítástechnika teljesen új megközelítését képviselik” ‒ mondja Németh Balázs, a K&H innovációs vezetője, aki szerint belátható időn belül nem fogják felváltani a mai számítógépeket, a kvantumfizika alapelveinek felhasználásával mégis képesek lesznek nagyon összetett statisztikai problémák megoldására, amire a mai számítógépek nem alkalmasak.

Jönnek a qubitek

A kvantumszámítástechnika olyan nagy potenciállal és lendülettel rendelkezik, hogy szakértők a következő nagy technológiai trendek közé sorolják. A klasszikus technológia, amely a laptopot és az okostelefont működteti, bitekre épül, vagyis egy nullát vagy egy egyest tárolhat. Ezzel szemben a kvantumszámítástechnika kvantumbitekre, azaz qubitekre épül, amelyek nullákat és egyeseket egyaránt képesek tárolni. A qubitek a nulla és az egyes bármely kombinációját képesek egyszerre reprezentálni.

Amikor tehát a klasszikus számítógépek több változót tartalmazó feladatot oldanak meg, minden egyes változó változásakor új számítást kell elvégezniük. Minden egyes számítás egyetlen eredményhez vezet. A kvantumszámítógépek azonban nagyobb munkaterülettel rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy egyszerre rengeteg utat tudnak felfedezni. Ez a lehetőség azt jelenti, hogy a kvantumszámítógépek sokkal, de sokkal gyorsabbak lehetnek, mint a klasszikus számítógépek.

10 ezer év 200 másodperc alatt

Számtalan laboratóriumi kísérletet követően 2019-ben a Google végre bejelentette, hogy kvantumszámítógépe jelentős áttörést ért el: 200 másodperc alatt megoldott egy olyan feladatot, amelyhez egy klasszikus számítógépnek 10 ezer évre lett volna szüksége. Noha ez a teljesítmény kétségkívül fontos mérföldkő, inkább elméleti, mintsem gyakorlati előrelépést jelent, mivel a kvantumszámítógép által megoldott problémának egyáltalán nem volt gyakorlati haszna. Azonban „rohamosan közeledünk ahhoz az időhöz, amikor a kvantumszámítógépek valódi hatással lesznek az életünkre” – mondja Németh Balázs.

A mai klasszikus számítógépek viszonylag egyszerűek. Korlátozott bemeneti adatokkal dolgoznak, algoritmust használnak, és kiadnak egy választ ‒ a bemeneteket kódoló bitek pedig nem osztanak meg egymással információt. A kvantumszámítógépek másképp működnek. Egyrészt, amikor a qubitekbe adatokat viszünk be, a qubitek kölcsönhatásba lépnek más qubitekkel, így egyszerre sokféle számítást végezhető. Ezért képesek a kvantumszámítógépek sokkal gyorsabban működni, mint a klasszikus számítógépek. De ezzel még nincs vége a történetnek: a kvantumszámítógépek nem egyetlen egyértelmű választ adnak, mint a klasszikus számítógépek, hanem a lehetséges válaszok egy sorát adják meg.

Átformálja az ipart és a szolgáltatásokat

„Korlátozott terjedelmű számításokhoz klasszikus számítógépeket használunk” – magyarázza az innovációs szakember, aki hozzáteszi: nagyon összetett problémák esetében a kvantumszámítógépek időt takaríthatnak meg azáltal, hogy leszűkítik a lehetséges válaszok körét.

A kvantumszámítógépek nem olyanok, mint egy átlagos asztali számítógép – aligha lehet majd ilyet vásárolni egy szakboltban. Azok a kvantumszámítógépek, amelyek képesek lesznek komoly problémák megoldására, drága, bonyolult gépek lesznek, amelyeket csak néhány kulcsszereplő fog működtetni. A McKinsey tanácsadó cég becslése szerint 2030-ig legfeljebb ötezer kvantumszámítógép fog működni világszerte. A legösszetettebb problémák kezeléséhez szükséges hardver és szoftver talán csak 2035-ben vagy később fog rendelkezésre állni.

A kvantumszámítógépek leszűkíthetik egy-egy pénzügyi vagy logisztikai probléma lehetséges megoldásainak körét – vetíti előre Németh Balázs, hogy mire is fogják tudni használni a bankok és a vállalatok a kvantum-számítástechnikát. Az új informatikai megoldás nagyban segítheti a gyógyszer- és a vegyipari fejlesztéseket, és a gépjárműgyártást. A K&H innovációs szakembere szerint a pénzügyek terén még kissé odébb van a kvantumszámítástechnika felhasználása. Mégis óriási lehetőséget lát benne, elsősorban a portfólió- és kockázatkezelés terén. Az új technológia segíthet olyan optimális hitelportfóliók összeállításában, amelyekben a bank pontosabban feltérképezheti a hitelbiztosítékokban rejlő kockázatokat, és így még inkább testreszabott hiteltermékeket tud majd kínálni.