Co to właściwie są technologie kwantowe?
Zacznijmy od dziedziny bliższej memu sercu – informatyce. Najprościej mówiąc: klasyczny komputer, smartfon, smartwatch, z jakich korzystamy, wykonują obliczenia w bitach, które mogą być „zerami” lub „jedynkami”. Wszystko, co robimy na naszym sprzęcie sprowadza się do ciągłego przełączania milionów, miliardów tranzystorów pomiędzy dwoma wymienionymi stanami. W świecie kwantowym porzucamy to podejście. W porównaniu do klasycznego podejścia, zabrzmi to dość abstrakcyjnie: w „kwantówce” mamy do dyspozycji nie bity, a kubity. Mają one to do siebie, że mogą być jednocześnie zerem i jedynką (tzw. superpozycja). Brzmi jak szczegół, ale w rzeczywistości umożliwia to komputerom przetwarzanie o wiele większych przestrzeni rozwiązań. To dlatego określenie „komputer kwantowy” brzmi jednocześnie tak tajemniczo, ale również niesie ze sobą nadzieje i zagrożenia na przyszłość.
Nie da się jednak oddzielić definitywnie informatyki od fizyki, która tłumaczy działanie komputerów klasycznych i kwantowych „od środka”. Klasyczna informatyka opiera się na fizyce newtonowskiej (tzw. „szkolnej fizyce”), właściwościach półprzewodników. To „zero” to nic innego, jak brak przewodzenia prądu. Z kolei „jedynka” to jego obecność.
Komputery kwantowe to już nie jest fizyka newtonowska. Jak sama nazwa wskazuje, to fizyka kwantowa. A ta bywa często wbrew naszej intuicji. Superpozycja, o której wcześniej wspomniałem, to mała cząstka tego, co możemy osiągnąć. Dalej mamy takie egzotyczne sformułowania jak „splątanie kubitów”, czyli powiązanie dwóch kubitów tak silnie, że zachowują się jak jeden układ – niezależnie od odległości, która ich dzieli. Brzmi abstrakcyjnie? Pewnie tak. Wybaczcie, ale póki co z tym was zostawię.
Sprawdź polecane oferty
RRSO 21,36%
Gdzie można wykorzystać technologie kwantowe?
To nie jest już zabawa w laboratorium dla oderwanych od rzeczywistości fizyków i informatyków. Urządzenia, o których piszę, już istnieją. Komputery kwantowe działają, mają się coraz lepiej. Jak to bywa w przypadku technologii, mogą nam znacznie pomóc, ale i zaszkodzić.
Możliwości obliczeniowe komputerów kwantowych są imponujące. Nie wiem, czy jest jakaś branża, w której potencjalnie nie moglibyśmy ich gdzieś wykorzystać. Dla przykładu, podam kilka z nich, najłatwiejszych do wyobrażenia. W medycynie i farmacji obliczenia kwantowe przekładają się na bardziej efektywne symulacje między cząsteczkami, białkami. To może radykalnie wpłynąć na odkrycia w zakresie nowoczesnych leków, terapii.
Zarządzanie energią, optymalizacja tras samolotów, ciężarówek, a nawet komunikacji miejskiej. Wiele rzeczy, które robią obecnie klasyczne komputery, można „przetłumaczyć” na język kwantowy. Dlaczego nie zawsze się to robi? Koszty, technologia nadal raczkuje, brak specjalistów.
Komputery kwantowe a cyberbezpieczeństwo
Jednak dziedzina, w której technologie kwantowe mogą zamieszać najwięcej, to cyberbezpieczeństwo. Gdy wpisujesz hasło do banku czy wysyłasz wiadomość, obecne zabezpieczenia chronią nas wyłącznie w takim sensie, że ich złamanie za pomocą klasycznego komputera zajęłoby zbyt dużo czasu – mówimy tutaj o tysiącach, a nawet milionach lat.
Komputery kwantowe zmieniają tę perspektywę. To, co dziś jest „niemożliwe do złamania”, jutro może paść w kilka minut. Dzięki specjalnym algorytmom kwantowym, rozkładanie gigantycznych liczb na czynniki pierwsze (na tym opierają się obecne szyfry), staje się wykonalne w rozsądnym czasie.
Nie działa to jednak tylko w jedną stronę, że za pomocą komputerów kwantowych możemy tylko atakować i siać zniszczenie. Owszem, jeśli szybciej powstaną komputery kwantowe, które będą w stanie złamać obowiązujące zabezpieczenia, to mamy problem - mamy my wszyscy, nie nasz rząd, jakaś korporacja, ale dosłownie wszyscy. Równolegle rozwija się jednak też kryptografia kwantowa – wszystko oparte oczywiście na fizyce kwantowej.
Inwestycja w przyszłość
Jak widać, możliwości jest naprawdę wiele, ale tak naprawdę kiedy ta rewolucja nas dosięgnie? Tego nie wiemy. Nie zmienia to jednak faktu, że trzeba być gotowym. W pewien sposób cieszy fakt, że polski rząd nie udaje, że technologie kwantowej nie istnieją. Kilka dni temu dowiedzieliśmy się o Polityce Rozwoju Technologii Kwantowych, w ramach której Ministerstwo Cyfryzacji ma rozdysponować miliard euro w ciągu najbliższej dekady.
Cele inwestycji? Badania, kształcenie specjalistów i rozwój infrastruktury. Bez tego nigdzie dalej nie ruszymy. Resort chce, aby Polska do 2035 roku stała się jednym z liderów Europejskiej Doliny Kwantowej. Brzmi ambitnie, wspaniale wręcz. Miejmy jednak z tyłu głowy fakt, iż są to środki mniejsze od tych, które wykładają inne państwa. Tak, Polska ma utalentowanych informatyków, ale oni nie pracują za darmo i nie zrobią z niczego nie wiadomo co – bądźmy realistami.
Kolejną dyskusyjną kwestią jest to, że z góry kładzie się nacisk na importowanie obcych technologii, zamiast tworzenie autorskich, polskich. Na razie projekt jest w fazie konsultacji społecznych, ale internauci już wskazują, że to kolejne wydanie pieniędzy na bigtechy. Nic własnego, samodzielnego. Tym bardziej, że komputery kwantowe to na tyle duża zagadka, że nawet nie wiemy, która technologia (od którego producenta) okaże się najlepsza w przyszłości. Nie ma jednoznacznego lidera. Nie wiadomo nawet, czy rozwój nie utknie w przyszłości w „jakimś” martwym punkcie. Przygotowanym być trzeba, ale to nie zwalnia nas z racjonalnego działania, a nie działania „cokolwiek się da” w danym kierunku.
