1982-ben, Richard Feynman Nobel-díjas fizikus feltalálta a működéséhez mikroszkopikus részecskéket használó ultranagy teljesítményű számológépet. Az atomok alatti szint természeti törvényei alapján „kvantum” számítógépnek nevezte el találmányát.
Azóta a technológiai ágazat nagyjai közül többen is – pl. az IBM, a Google, az Intel, a Microsoft és a kínai Alibaba – rámozdultak erre az elképzelésre. Ezek a cégek a kaliforniai Rigettihez hasonló start-upokkal versengve igyekeznek megépíteni a minden korábbinál gyorsabb adatfeldolgozás lehetőséget ígérő, fejlett új gépeket, amelyek számos iparágat – köztük az energiaszektort, az egészségügyet és a pénzügyi piacot – forradalmasítanának.
A JPMorgan Chase és a Daimler már elkezdték tesztelni a technológiát abban a reményben, hogy versenyelőnyt biztosít majd számukra versenytársaikkal szemben.
A kormányok a kérdés geopolitikai jelentőségével is tisztában vannak. Kína 10 milliárd dolláros költségvetésből építi nemzeti kvantumszámítástechnikai laboratóriumát, ami aggodalommal tölti el a lemaradástól tartó nyugati államokat.
A legutóbbi amerikai kormányzati leállás előtt a republikánusok és a demokraták minden konfliktusukat félretéve több mint 1 milliárd dollárt különítettek el a „nemzeti kvantumstratégia kidolgozására.” Semmi nem ösztönzi jobban az együttműködést a félelemnél.
1. Az agy
A CPU betűszót mindenki ismeri. Ideje megismerkedni azonban a QPU-val, a kvantumprocesszorral is. A Rigetti számítógépénél a rendszer „agyát” tartalmazó szilíciumlapka egy aranyozott rézlemezbe van ágyazva. Ebben a számítógépben minden elem azt a célt szolgálja, hogy a lapka minél hidegebb és stabilabb maradjon.
2. A szív
Ezek alatt a konzervdobozok alatt helyezkedik el a hőcserélőként funkcionáló „keverőkamra”, amelynek belsejében a folyékony hélium különböző formái – hélium-3 és hélium-4 – keverednek egymással. A hélium szétválasztás és párolgás útján eloszlatja a hőt.
3. A csontváz
Az aranyozott lemezek képezik a kvantumszámítógép esküvői tortájának rétegeit. Tulajdonképpen elválasztják egymástól a hűtési zónákat. Ezen a szinten a hőmérséklet épphogy az abszolút nulla fok felett van. Alul a hőmérséklet a Kelvin egyszázad része – azaz több százszor olyan hideg, mint a világűrben.
4. Az idegrendszer
A fotonszállító koaxkábel-tekercsek nem pusztán dekorációs célt szolgálnak. Rendeltetésük, hogy a belső tér extrém hűtése miatt keletkező feszültségeket oldják. A tekercsek nélkül a kábelek egyszerűen elpattannának.
5. A héj
Működés közben öt (a kép tetején látható fehér színűhöz hasonló) burkolat fedi a számítógépet. Ezek a Matrjoska-baba szerűen egymásba csúsztatott házak hőpajzsként működnek, gondoskodva arról, hogy belül minden rendkívül hideg és légmentesen lezárt maradjon.
„Ez a versenyfutás hasonlít ahhoz, amit az én nemzedékem az űrverseny idején élt át” – meséli Jim Clarke, az Intel kvantumhardverekért felelős igazgatója.
A legnépszerűbb kvantumszámítástechnikai irányzat a félvezető iparág alapjait hasznosító szupervezető elektronikus áramkörökkel dolgozik. Míg a hagyományos számítógépek „nulla” vagy „egy” érték felvételétre képes bitekbe kódolják az információt, a kvantumszámítógépek kvantumbiteket vagy „qubiteket” (ejtsd kjubit) használnak erre a célra. Ezek a részecskék furcsa módon egyidőben többféle állapotot is felvehetnek. Ahhoz, hogy működésben maradjanak, elszigetelten és alacsony hőmérsékleten kell tartani őket. Nagyon, nagyon alacsony hőmérsékleten.
„Ez itt a világ legdrágább hűtőgépe” – mutat az IBM kvantumstratégiai vezetője, Bon Sutor a cége által idén januárban üzembe állított 20 qubites kvantumszámítógépre.
Egy az IBM-nél korábban kvantumszámítógépeket építő fizikus által alapított Rigetti kis mérete dacára úgy gondolja, hogy képes harcba szállni az órásokkal. A vállalat felhőszolgáltatásként értékesíti a kvantumszámítógépes kapacitást olyan kutatóknak, akik igyekeznek az elsők között kiaknázni a „kvantumelőnyt”, azaz a hagyományos számítógépek teljesítményét messze túlszárnyaló kvantumrendszer kínálta lehetőségeket. A tudósok arra számítanak, hogy a következő pár évben még csak szerény mértékben lesznek kiaknázhatók ezek a lehetőségek, és akár 10 év is eltelhet addig, amíg a kvantumszámítógépeket érdemben be lehet vetni bizonyos feladatok megoldására.
„Folyamatosan azt kérdezgeti tőlünk mindenki, hogy tudunk-e működő kvantumszámítógépet építeni, és ezt többször is, sorozatban megismételni. Erre ma határozott pozitív választ adtunk a piacon. Úgy tudunk ilyen gépeket építeni, akár sorozatgyártásban, hogy működnek is” – jelenti ki Betsy Masiello, a Rigetti alelnöke.
A kvantumszámítástechnika tehát ma már realitás. A verseny megkezdődött.