Kvantu datori: Vai tāla nākotne?

Kopš elektroniskās datu pārstrādes pirmsākumiem, datorzinātne ir ļoti cītīgi centusies steigties laikam pa priekšu. Ja pagājušā gadsimta otrās puses sākumā, datoru uz galda uzlikt nevarēja, bet galdu uz datora gan, tad mūsdienās, katram ir pieejams kabatas izmēra dators, kas ir tūkstošiem reižu jaudīgāks par to, kuru izmantoja NASA sūtot pirmos cilvēkus uz Mēnesi vin koda pārbaude. Vai tas, ka datu apstrādes tehnoloģijas, pēdējās dekādēs, ir sekojušas hiperboliskai, nevis taisnai līknei, liecina par to, ka nozare tuvojas silikona čipa zelta laikmeta norietam?

Iespējams, kā nekā, tranzistoru skaits, kādu, ir iespējams novietot uz silikona čipa ir ierobežots. Saliekot pārāk daudz, pārāk mazus tranzistorus uz viena čipa, izveidosies īsais savienojums un čips nosvils. Bet tas nenozīmē, ka datoru lietotājiem būtu jārēķinās ar lēnāku jaunu un jaudīgāku produktu nonākšanu tirgū kā līdz šim. Tieši otrādi. Nākamais solis datu pārstrādes tehnoloģijās solās būt vismaz tikpat nozīmīgs kā lēciens no mehāniskajiem skaitļotājiem uz elektroniskajiem, kas pagājušā gadu simtā ieveda datorus no universitāšu un pētniecības centru pagrabiem katrā mājoklī un, galu galā, katrā kabatā.

Elektroniskās datu apstrādes mantinieks būs kvantu dators – skaitļošanas ierīce, kuras darbības pamatā ir tādas kvantu mehānikas parādības kā kvantu superpozīcija. Lieta ir tāda, ka kvantu objekti (elementārdaļiņas kā elektroni, protoni u.c.) seko pilnīgi citiem fizikas likumiem nekā normāla izmēra ķermeņi, tādēļ pēc kvantu mehānikas principiem darbināta datu apraide, varētu būt daudzkārt jaudīgāka par elektronisko.

Kvantu superpozīcija ir elementārdaļiņu īpašība, kas nozīme, ka tā vietā, lai tā atrastos kādā konkrētā pozīcijā, tā atrodas vairākās probabilistiskās pozīcijās vienlaicīgi. Šī kvantu parādība slēpj milzīgu potenciālu datu apstrādē, jo, ja parasts dators apstrādā bitus – informācijas vienību, kas glabā vai nu 1, vai 0, tad kvantu dators operētu ar kubitiem – vienību, kas var glabāt 1, 0, 1 un 0 vienlaicīgi, kā arī katru iespējamo vērtību starp 1 un 0 vienlaicīgi. Tā kā starp 0 un 1 ir bezgalīgs skaits ar decimālskaitļiem un, kvantu dators būtu spējīgs operēt ar visām šīm vērtībām vienlaicīgi, kvantu dators būtu miljoniem reižu ātrāks par jebkuru parastu datoru… tas ir, ja vien mēs prastu tādu uzbūvēt.

Realitātē, kubiti būtu jāglabā atomos vai pat vēl mazākos kvantu objektos kā elektronos, vai fotonos. Tas, protams ir visu pamatīgi sarežģī, jo, lai to paveiktu, ir jāizstrādā mehānismi elektrodaļiņu uzglabāšanai stabilā stāvoklī un to manipulēšanai. Tomēr nav pamata būt pesimistiskiem, pat tad, ja šobrīd kvantu datori to izstrādātājiem izmaksā miljardus dolāru un prasa simtos mērāmu zinātnieku komandu, lai ar tiem izpildītu vienu, specifisku uzdevumu, nedrīkst aizmirst cik strauji elektroniskie datori pārlēca no laboratorijām mūsu bikšu kabatās.

Pēdējās desmitgades laikā, kvantu mehāniķi regulāri sper nozīmīgus soļus, kas ļauj būt optimistiskiem. Ja 2006. gadā jaudīgākais kvantu dators varēja lepoties ar 12 kubitu kapacitāti, tad šodien jau esam pārspējuši tūkstoš kubitu barjeru, ja pirms 20 gadiem kvantu skaitļotāji, bija spējīgi veikt vien elementāras matemātiskas darbības, tad šodien tiem par spēkam ir tādi uzdevumi kā ūdeņraža molekulu simulācija. Lai arī šāds progress iedrošina, vairums pētnieku piekrīt, ka kvantu datu apstrādes nozare vēl atrodas šūpuļa stadijā, bet laiks līdz pirmajam praktiskajam kvantu datoram ir mērāms daudzos gados, vai pat desmitgadēs.