Revoluční obor kvantové výpočetní techniky je schopen změnit celá odvětví a poskytnout nevídaná řešení náročných problémů. Jádrem této technologie jsou qubity, základní stavební prvky, které umožňují kvantovým počítačům provádět astronomické výpočty současně. V této eseji prozkoumáme oblast qubitů a odpovíme na některé důležité otázky týkající se jejich významu a potenciálu.
Kvantový procesor Sycamore od společnosti Google nyní drží rekord největšího kvantového počítače, který má ohromující počet qubitů. Sycamore, který byl uveden na trh v roce 2019, má 53 qubitů, čímž překonává předchozí měřítka stanovená špičkovými technologickými firmami. Je důležité si uvědomit, že síla nebo schopnosti kvantového počítače nejsou zcela určeny množstvím přítomných qubitů. Výkon jako celek významně závisí také na dalších proměnných, včetně doby koherence, věrnosti hradel a korekce chyb.
Pochopení myšlenky kvantového paralelismu je zásadní pro pochopení výkonu 100 qubitového kvantového počítače. Qubity mohou existovat v mnoha stavech současně díky kvantové superpozici, na rozdíl od běžných počítačů, které zpracovávají informace sekvenčně. To umožňuje kvantovým počítačům provádět souběžné výpočty v měřítku, které je pro klasické systémy nepochopitelné. Pro některé druhy problémů je kvantový počítač se 100 qubity exponenciálně výkonnější než jeho klasické ekvivalenty, protože může zkoumat neuvěřitelné množství potenciálních odpovědí současně.
Menší kvantové počítače, například s 8 qubity, jsou schopny reprezentovat a manipulovat pouze s omezeným počtem elementárních kvantových stavů. Tyto počítače jsou schopny rychle simulovat a analyzovat systémy s až 8 qubity, což vědcům umožňuje zkoumat kvantové algoritmy a simulovat kvantovou chemii. I když se 8 qubitů může zdát ve srovnání se složitějšími systémy málo, stále poskytují důležité informace o fungování a budoucím využití kvantových počítačů.
Vrátíme-li se k počítači Sycamore společnosti Google, je důležité poznamenat, že 53 qubitů tohoto procesoru bylo použito k řešení konkrétních výpočetních problémů, což poukazuje na pokrok dosažený v tomto odvětví. Je však nezbytné si uvědomit, že kvantová výpočetní technika je stále v plenkách a že je nutný další vývoj, aby se překonaly překážky, které představuje šum a chyby při operacích s qubity.
Kolik qubitů by bylo potřeba k prolomení široce používaného šifrovacího systému AES 256 je fascinující téma, které je často kladeno. V konvenčních počítačích je AES 256 považován za poměrně bezpečný, ale kvantové počítače mají potenciál jej znejistit, protože mohou provádět některé výpočty exponenciálně rychleji. Přesný počet qubitů potřebných k prolomení algoritmu AES 256 stále není znám, i když se obecně uznává, že by k tomu bylo zapotřebí kvantového počítače se stovkami nebo možná miliony qubitů a schopností opravovat chyby. K takovému počtu qubitů máme v tuto chvíli ještě daleko.
Závěrem lze říci, že oblast kvantových počítačů se rychle rozvíjí a počet qubitů největšího kvantového počítače stále roste. Počet qubitů, které kvantový počítač má, však není jediným způsobem, jak posoudit jeho sílu a potenciál. Na celý výkon mají velký vliv také prvky, jako je doba koherence, kvalita hradel a oprava chyb. Menší systémy, například s 8 qubity, nabízejí užitečné poznatky o kvantových algoritmech, zatímco 100 qubitové kvantové počítače mají potenciál zvládnout složité problémy desetkrát rychleji než klasické počítače. Budoucí pokrok v oblasti kvantových počítačů může umožnit prolomení v současnosti bezpečných šifrovacích protokolů, i když k tomu budou pravděpodobně zapotřebí kvantové počítače s tisíci nebo možná miliony qubitů.
Množství 50 qubitů se v kvantové výpočetní technice používá k měření rychlosti zpracování nebo kapacity kvantového počítače. Znázorňuje systém s 50 kvantovými bity neboli qubity, které jsou základními informačními stavebními kameny kvantových počítačů. Kvantový počítač s 50 qubity často představuje značný pokrok v kvantové technologii, přičemž přesná výpočetní kapacita se může lišit v závislosti na konstrukci a implementaci.
Ano, kvantové počítače mohou obejít zabezpečení 256bitových šifrovacích schémat. Takové šifrování by nebylo možné prolomit běžnými počítači, ale při použití algoritmů, jako je Shorův algoritmus, mají kvantové počítače potenciál řešit některé matematické problémy mnohem rychleji. Je zásadní mít na paměti, že v současné době neexistují žádné praktické kvantové počítače, které by dokázaly prolomit 256bitové šifrování, ale výzkumníci se aktivně snaží vytvořit postkvantové šifrovací techniky, které by tuto možnou slabinu vyřešily.
V závislosti na konkrétní použité technologii a metodě se cena jednoho qubitu může měnit. Qubity se běžně nekupují ani neprodávají samostatně jako hmotné zboží, to je zásadní si uvědomit. Místo toho je cena qubitů většinou spojena s návrhem a realizací kvantových výpočetních systémů jako celku, což zahrnuje mnoho dalších aspektů, jako je infrastruktura, výroba a výzkum. Předpokládá se, že náklady na qubity budou časem klesat s tím, jak se bude věda o kvantových počítačích rozvíjet, a stanou se tak dostupnějšími pro různé aplikace.