Egy Burnaby nevezetű kanadai kisvárosban működik a D-Wave Systems számítástechnikai cég. Jelenleg a kvantumszámítógépek fejlesztésében úttörőnek számító vállalkozás a Google-lal és a NASA-val együttműködve építi erősebbnél erősebb gépeit, melyeket 15 millió dollárért bárki megvásárolhat. A D-Wave legnagyobb megrendelői az előbb említett két vállalat mellett az amerikai kormány számára harci repülőgépeket fejlesztő és gyártó Lockheed Martin. A Lockheed által gyártott F-35 harci repülőn futó szoftver több mint 9 millió sornyi kódból áll, ekkora adathalmaz feldolgozásához pedig a hagyományos elven működő számítógépek már túl lassúnak számítanak.
Miben is különbözik tehát egy kvantumszámítógép egy otthoni laptoptól? Bár felépítésükben többnyire megegyeznek, vagyis az adatokat és az utasításokat egy processzor kezeli, azonban működési elvük teljesen más alapokon nyugszik. A klasszikus processzorok évről évre egyre gyorsabbak és ezzel együtt egyre energiatakarékosabbak lesznek. Ezt a jelenséget írja le Moore törvénye, miszerint a processzorokban található tranzisztorok száma kétévente duplázódik. Ez csakis úgy érhető el, hogy ha a tranzisztorok mérete folyamatosan csökken (jelenleg egy tranzisztor mérete ötszázszor kisebb, mint egy vörösvértest). Ennek azonban van egy fizikai határa, ugyanis amint a tranzisztorok atomnyi méretűre zsugorodnak, többé már nem tudják betölteni feladatukat. A tranzisztorok feladata ugyanis, hogy egyfajta kapuként átengedjék vagy épp elzárják a legkisebb információhordozók, a bitek (ami tulajdonképpen nem más, mint áram) útját. Az atomi világban működő szabályok miatt (ezeket írja le a kvantumfizika) egy atom méretű zárt kapun egy bit képes átteleportálni magát, vagyis az atomi tranzisztorok már működésképtelenek. Ezeket a furcsa fizikai szabályokat használják ki a kvantumszámítógépek tervezésénél. A kvantumszámítógépekben a legkisebb információs csomagot nem bitnek, hanem qubitnek hívják. Míg a klasszikus számítógépekben egy bit csak egyféle utasítást hordoz magában (,,igen’’ vagy ,,nem”), addig egy qubit képes egyszerre mindkét utasítás hordozására (,,igen” és ,,nem”). Ez a látszólag lehetetlen tulajdonság adja a kvantumszámítógépek hatalmas adatfeldolgozó kapacitását. Képzeljünk el egy hatalmas postaközpontot, ahol milliónyi postás válogatja szét és küldi tovább a leveleket egy következő állomásra. A postások jelképezik a tranzisztorokat, a beérkező levelek pedig a bitek, aminek a címzettje lehet ,,igen” vagy ,,nem”. A kvantumszámítógépeknél a levelek címzettje egyszerre lehet ,,igen” és ,,nem”. Honnan tudja tehát a postás, hogy mi a címzett? Ha a kvantumfizika törvényeit alkalmazzuk a példára, akkor úgy, hogy abban
a pillanatban, hogy a postás érintkezik a levéllel, az kiesik ebből a kettős állapotból és csak a két címzett egyikét fogja magán hordozni (ezt az állapotot nevezik szuperpozíciónak). A ,,kvantumposta” további érdekessége, hogy minden levélnek van egy párja, amivel kölcsönhatásban van, függetlenül attól, milyen távol is vannak egymástól. Ennek eredményeként, ha a postás érintkezik egy levéllel – ami aztán elveszti kettős állapotát –, a levél párja is kiesik a szuperpozícióból, függetlenül attól, hogy egy másik postás találkozott-e már azzal, vagy sem. Ezek a hagyományos fizikát meghazudtoló jelenségek teszik a kvantumszámítógépeket rendkívül hatékonnyá.
2016. 08. 05. (XX/31)
