Kvantová mechanika slaví sto let a Google k výročí připravil vizionářský vhled do budoucnosti. Kvantové počítače už nejsou sci-fi – jsou to reálné nástroje, které využívají zákony přírody na úrovni atomů. Mají potenciál vyřešit problémy, které jsou pro běžné počítače neřešitelné. Zatím nejsme v cíli, ale už víme, kde začít.
Představte si počítač, který nepracuje s nulami a jedničkami, ale řídí se pravidly kvantové mechaniky. Právě takové stroje vyvíjí Google – a slibuje revoluci přinejmenším ve třech oborech: v medicíně, energetice a materiálovém výzkumu. Pojďme se podívat na konkrétní příklady, které mohou změnit náš každodenní život.
Kde mohou pomoci kvantové počítače
Kvantové počítače mohou významně pomáhat v medicíně. Třeba s pochopením enzymu Cytochrom P450, který v našem těle rozkládá léky. Dnes je modelování jeho chování nesmírně složité a nepřesné. Kvantové simulace ale slibují lepší přesnost, rychlost a hlavně předpověď, jak konkrétní lék bude v těle fungovat. To může výrazně urychlit vývoj nových léčiv a předejít vedlejším účinkům.
Kvantový počítač v Ostravě
Druhou oblastí, kde mohou kvantové počítače přinést posun, je vývoj nových baterií. Dnes používané materiály jako lithium-kobaltové směsi jsou nákladné a ekologicky problematické. Google ve spolupráci s chemickým gigantem BASF testuje simulaci materiálu jménem Lithium Nickel Oxide (LNO), který má menší dopad na životní prostředí. Kvantové simulace by mohly pomoct vyřešit problémy s jeho průmyslovou výrobou.
Třetím případem, kde může kvantová výpočetní síla opravdu zazářit, je jaderná fúze – tedy technologie, která napodobuje energii hvězd, včetně našeho Slunce. Fúze je teoreticky ideální zdroj čisté energie, ale v praxi ji zatím neumíme stabilně udržet.
Kvantové algoritmy by mohly simulovat extrémní podmínky uvnitř reaktorů tak, jak to běžné počítače nedokážou, a přinést nový průlom v pochopení tohoto složitého procesu. Současné modely vyžadují miliardy CPU hodin, což kvantové počítače mohou výrazně zkrátit.
Je nutné ošetřit chybové stavy
I když kvantové čipy už existují, k praktickému využití chybí poslední krok: eliminace chybových stavů. Kvantové bity (qubity) jsou totiž velmi citlivé a snadno podléhají rušení. Aby byly výpočty spolehlivé, je nutné vyvinout tzv. kvantovou korekci chyb – bez ní se kvantový výpočet stává nespolehlivým.
Google věří, že během příští dekády bychom se mohli dočkat prvních opravdu využitelných kvantových algoritmů. A to není všechno – podle expertů tato technologie nejspíš vyřeší i problémy, o kterých dnes nemáme ani tušení.
Kvantové počítače nejsou jen rychlejší verze těch současných. Jsou to úplně jiné stroje – jako když vyměníte kladivo za laserový skalpel. Ať už pomohou navrhnout lék na vzácné choroby nebo udržitelné zdroje energie, jedno je jisté: svět za 20 let bude vypadat dost jinak. A my máme právě teď možnost sledovat první náznaky téhle kvantové revoluce.