Революционни нови лекарства, тестване на материали за автомобилната индустрия, модели и симулации за развитието на различни пазари. Разработването на такива продукти може да отнеме месеци или години, дори ако работещите по тях имат на разположение най-модерните компютри.

Но какво би станало, ако тези срокове могат да се съкратят драстично? И вече да говорим за часове, дори за минути.

С все по-сериозното развитие на квантовите изчисления това може би ще е възможно в обозримо бъдеще. Тази област се радва на засилен интерес и от технологичните гиганти, и от стартъпите, което означава огромни инвестиции и съответно - възможности.

Само преди седмица IBM представи своя експериментален процесор Loom и квантовия изчислителен чип Nighthawk. Смята се, че чрез тях вече ще могат да се правят много сложни изчисления за по-кратък период от време.

IBM се състезава с Google, Microsoft и десетки стартъпи за създаването на първия в света функциониращ квантов компютър

Добрата стара IBM все се хвали с квантов напредък. Докъде е стигнала всъщност?

През последните две години новини в тази област имаше от Google, Microsoft и други компании. На квантовите изчисления се възлагат толкова големи надежди, че според прогноза на консултантският гигант McKinsey & Company те могат да увеличат стойността на компаниите в тази област с 1,3 трилиона долара до 2035 г. Смята се, че квантовите изчисления биха довели до технологични пробиви в сектори като финанси, криптография и транспорт.

IBM твърди, че чрез тях може за минути да се намира решение на задача, която би отнела на обикновените компютри хиляди години.

Но все още има дълъг път. Тук не става дума за подобряване или надграждане на съществуващите машини, а за изцяло нов подход към изчисленията, който се основава на квантовата физика.

„Един изтребител не е по-бърз от едно Ферари, защото има крила, а защото е различен. Квантовите изчисления работят по различен метод от обикновените компютри“, казва Сридхар Тайър, преподавател в бизнес училището към университета „Карнеги Мелън“, в интервю за CNN.

Ето едно опростено обяснение: класическите компютри обработват информация, като използват език, съставен от единици и нули, известни като битове, т.е. битът е количеството информация. При квантовите изчисления се използват т.нар. квантови битове (кюбити), които съдържат едновременно и нула, и единица. Това позволява обработването на огромни количества информация много по-бързо.

Но всичко това не означава, че бъдещите квантови компютри лесно ще заместят лаптопа или домашния настолен компютър. Те ще се използват за решаване на големи задачи в химията и математиката, например - което означава потенциални революции в области като здравеопазване, екология, финанси, криптография и др.

Тервел-Любомир Боянов е един от малкото млади изследователи у нас, които проектират квантови хардуерни системи. „За мен е важно в България да има такава машина, дори и броят на кюбитите да е ограничен за практическа употреба“, казва той

Наука в България, за България: Мотото на 23-годишния учен, който търси квантовото превъзходство

Един пример – BMW и Airbus работят със стартъпа Quantinuum. Целта им е да разберат как квантовите изчисления биха помогнали при разработването на горивни клетки. Гигант като Accenture Labs работи с биотехнологичната фирма Biogen и компанията за квантови изчисления 1QBit по изследвания, свързани с откриването на нови лекарства.

„Голямата надежда е, че квантовият компютър може да симулира всякакъв вид химичен или биологичен експеримент, който бихте провели в лаборатория“, казва Ананд Натараджан, доцент по електротехника и компютърни науки в Масачузетския технологичен институт.

В САЩ и институциите се опитват да се намесят. Преди няколко седмици The Wall Street Journal съобщи, че Министерството на търговията е обсъждало отпускане на държавно финансиране към няколко компании. Оттам потвърждават, че разговори се водят с идеята държавата да придобие дял във въпросните дружества, занимаващи се с квантови изчисления.

Но тези предприятия - изобщо индустрията на квантовите изчисления - имат много проблеми за решаване. Смята се, че технологията е изключително податлива на външни влияния като промени в температурата и светлината.

IBM е напълно наясно с това. С новия си процесор Loom се опитва да реши тези проблеми, но и техният директор по нововъведенията Джей Гамбета признава:

„Ако дори разклатя масата, това може да убие квантовия компютър. Ако в него попадне светлина, също би било фатално.“

IBM е само един от състезателите в тази надпревара. През февруари Microsoft представи своя квантов изчислителен чип Majorana 1. В него е вложен специален материал, който гарантира устойчивостта му, твърдят от компанията.

В края на миналата година Google обяви, че е готова с Willow — квантов изчислителен чип. Според създателите му той може да направи за пет минути изчисления, които биха отнели на обикновен компютър милиони години.

Към момента не е ясно кога тази технология ще реализира пълния си потенциал.

Според Натараджан ще са нужни поне 20 години. Прогнозата на McKinsey сочи, че устойчив квантов компютър може да бъде създаден около 2035 г. Когато и да се случи, се очакват огромни ползи. Или както казва Тайър:

„В момента се правят мозъчни операции с технология, която напомня на вилица и лъжица. В един идеален свят бихме имали далеч по-усъвършенствани инструменти. И квантовият компютър може да ги създаде.“