Τι σχέση μπορεί να έχει ο Μπομπ, η Άλις, ο Τσάρλι, η σκοτεινή ύλη του Σύμπαντος και ένας τεχνολογικός κολοσσός; Σε μια πρώτη ανάγνωση
καμία. Η αόρατη, όμως, και εν πολλοίς ακατανόητη κλωστή της κβαντικής πραγματικότητας, φαίνεται πως είναι ικανή να συνδέσει τα πάντα (σχεδόν).
Τις τελευταίες ημέρες τρεις διαφορετικές ειδήσεις, από τρεις διαφορετικές αφετηρίες, έρχονται να δείξουν ότι η κβαντική υπολογιστική μετατρέπεται από μακρινό όνειρο σε πραγματικότητα. Και αυτό γιατί επιστήμονες σε όλο τον κόσμο συνδυάζοντας τη σύγχρονη τεχνολογία και τον παράξενο κόσμο των κβάντων ανοίγουν νέα μονοπάτια στην κατανόηση έως τώρα άλυτων προβλημάτων.
Η πρώτη είδηση ήρθε από την Ολλανδία, εκεί όπου ερευνητές από το Ινστιτούτο QuTech στο Πολυτεχνείο του Ντελφτ συνέδεσαν τρεις ξεχωριστούς κβαντικούς επεξεργαστές, δημιουργώντας το πρώτο πραγματικά κβαντικό δίκτυο πολλαπλών κόμβων στον κόσμο. Εξέλιξη που ανοίγει το δρόμο για ένα κβαντικό Διαδίκτυο μεγάλης κλίμακας. Ο Μπομπ, η Άλις, ο Τσάρλι (όπως έχουν ονομάσει τους τρεις επεξεργαστές οι Ολλανδοί ερευνητές) θα αποτελέσουν τη βάση δοκιμών για την ανάπτυξη νέου κβαντικού υλισμικού, λογισμικού και πρωτοκόλλων διαδικτύου. Κυρίως, όμως, είναι η απόδειξη ότι τα κβαντικά δίκτυα είναι υλοποιήσιμα.
Είχε προηγηθεί με διαφορά λίγων η αμερικανική εταιρεία Honeywell, η οποία αποκάλυψε τις πρώτες λεπτομέρειες για το πώς λειτουργεί ο δικός της κβαντικός υπολογιστής. Σε αντίθεση με τους κύριους ανταγωνιστές της (Google και IBM) που βασίζονται σε υπεραγώγιμα qubits (το κβαντικό αντίστοιχο των bits), η Honeywell χρησιμοποιεί παγιδευμένα ιόντα για να κωδικοποιήσει τη πληροφορία σε κβαντική κατάσταση. Τα ιόντα αιωρούνται σε κενό συγκρατούμενα από ηλεκτρομαγνητικά πεδία και έχουν μια σειρά από πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τα qubits: διατηρούν τις κβαντικές ιδιότητες τους πολύ περισσότερο, είναι λιγότερο «επιρρεπή» σε σφάλματα και μπορούν εύκολα να αλληλεπιδράσουν με πολλά qubits.
Αν η ερώτηση είναι «γιατί οι ερευνητές επιμένουν τόσο πολύ στην κβαντική υπολογιστική», μια πρώτη απάντηση έρχεται από το Ινστιτούτο Ενρίκο Φέρμι και το Πανεπιστήμιο του Σικάγο. Ερευνητές από τα δύο ιδρύματα ανακοίνωσαν τη Δευτέρα 19 Απριλίου, ότι επιστράτευσαν την κβαντική υπολογιστική για να ξεδιαλύνουν ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια στο Σύμπαν: την αποκρυπτογράφηση της Σκοτεινής Ύλης.
Σύμφωνα με πρόσφατες μετρήσεις, η ύλη αντιπροσωπεύει μόλις 31,5% (±1.3% ) του συνόλου του Σύμπαντος. Ωστόσο ο κυρίαρχος στο Σύμπαν είναι η σκοτεινή ενέργεια που αποτελεί το υπόλοιπο 68,5% του κοσμικού ιστού, ευθύνεται για την επιτάχυνση της διαστολής του Σύμπαντος και για την οποία δεν ξέρουμε τίποτα. Αλλά και για την ύλη οι γνώσεις μας είναι σχετικά περιορισμένες. Συγκεκριμένα, το μεγαλύτερο μέρος της, περίπου 80%, είναι η λεγόμενη «σκοτεινή ύλη». Η φύση της δεν είναι ακόμη γνωστή, αλλά οι κοσμολόγοι εικάζουν ότι αποτελείται από κάποιο υποατομικό σωματίδιο που δεν έχει ακόμη ανακαλυφθεί. Με άλλα λόγια η ανθρώπινη γνώση για το Σύμπαν, που αφορά τη συνηθισμένη μάζα και ενέργεια από την οποία έχουν φτιαχτεί οι γαλαξίες, τα άστρα, οι πλανήτες και φυσικά εμείς, περιορίζεται στο 20%... του 31,5% του κόσμου.
Τι κάνεις, λοιπόν, για να εντοπίσεις κάτι για το οποίο δεν ξέρεις το παραμικρό; Επιστρατεύεις την ισχύ των κβάντων. Έτσι, οι ερευνητές από το Ινστιτούτο Ενρίκο Φέρμι και το Πανεπιστήμιο του Σικάγο δημιούργησαν qubits τα οποία ανιχνεύουν τα φωτόνια που παράγονται όταν τα σωματίδια σκοτεινής ύλης αλληλεπιδρούν με ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.
Μια αγορά 64 δισεκατομμυρίων
H ιδιαιτερότητα των qubits έχει να κάνει με την υπολογιστική ισχύ η οποία τα συνοδεύει. Οι κλασσικοί υπολογιστές επεξεργάζονται όλες τις πληροφορίες βασιζόμενοι μόνο σε δύο ψηφία: Το 0 και το 1. Πρόκειται για το λεγόμενο δυαδικό σύστημα των bits, όπου κάθε πληροφορία μπορεί να εκφραστεί είτε ως 0 είτε ως 1. Αυτά στον ψηφιακό κόσμο. Γιατί στον κβαντικό, όπου ο φορέας της πληροφορίας είναι το qubit (κβαντικό bit), η πληροφορία μπορεί να εκφραστεί ταυτόχρονα σε οποιαδήποτε «υπέρθεση» μεταξύ του 0 και του 1.
Θεωρητικά, λοιπόν, η ισχύς ενός κβαντικού υπολογιστή είναι αρκετή για να προσομοιώσει την εξέλιξη της πιο περίπλοκης ασθένειας ή τον τρόπο δημιουργίας του Σύμπαντος. Γι' αυτό αναλυτές εκτιμούν ότι η κβαντική υπολογιστική θα έχει τεράστιο αντίκτυπο σε τομείς που εκτείνονται από την εφοδιαστική αλυσίδα, τον σχεδιασμός φαρμάκων και την αεροδιαστημική, έως τη μοντελοποίηση των χρηματοοικονομικών, την Τεχνητή Νοημοσύνη και την κυβερνοασφάλεια.
Σύμφωνα με έκθεση της P&S Intelligence, η παγκόσμια αγορά κβαντικών υπολογιστών από 507,1 εκατομμύρια δολάρια το 2019 αναμένεται να ξεπεράσει τα 64 δισεκατομμύρια δολάρια το 2030, καταγράφοντας μέσο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης 56,0% κατά την περίοδο πρόβλεψης (2020-2030).
Ο Ρίτσαρντ Φάινμαν, ένας από τους μεγαλύτερους θεωρητικούς Φυσικούς του 20ου αιώνα, κάτοχος του Βραβείου Νόμπελ Φυσικής για την εργασία του στην Κβαντική Μηχανική και συγγραφέας του απολαυστικού βιβλίου «Σίγουρα θα αστειεύεστε, κύριε Φάινμαν», ήταν από τους πρώτους που έθεσε στο τραπέζι το ενδεχόμενο δημιουργίας κβαντικών υπολογιστών, πίσω στο 1982. Οι εξελίξεις των τελευταίων ημερών τον δικαιώνουν και αποδεικνύουν ότι αν και ο ίδιος υπήρξε μέγας χωρατατζής, στο συγκεκριμένο ζήτημα μάλλον δεν αστειευόταν…
