Kvantová fyzika je natolik složitým vědním oborem, že jeho vysvětlení, zcela upřímně, rádi přenecháme odborným vědeckým časopisům a erudovaným univerzitním pracovníkům. Velmi důležitý je ovšem fakt, že v celém odvětví aktuálně dochází k rychlému vývoji, což lidstvo posouvá stále blíže k velmi výkonným kvantovým počítačům, které se mohou stát realitou už za pár let.
V poslední době byl zájem o toto odvětví mírně upozaděn rozmachem umělé inteligence, mnozí experti se nicméně domnívají, že jeho potenciál je ještě větší. „Oblast kvantových výpočtů je podle mého názoru z hlediska možných aplikací stejně velká, ne-li větší než AI. My jako spotřebitelé se totiž budeme dotýkat dopadů kvantových výpočtů téměř v každé oblasti našeho života,“ řekl pro BBC Rajeeb Hazra, šéf firmy Quantinuum, jež byla nedávno oceněna na částku 10 miliard dolarů (asi 210 miliard korun).
S jeho postojem víceméně souhlasí také profesor Peter Knight, který je jedním z předních britských kvantových odborníků. „Věci, jejichž výpočet by aktuálně i na nejvýkonnějším superpočítači trval dobu od vzniku vesmíru až do současnosti, by se daly pravděpodobně provést během několika sekund,“ prohlásil.
Jeho závěry loni v prosinci potvrdil i Google, který představil nový kvantový čip s názvem Willow. Ten by údajně mohl za pět minut vyřešit problém, jenž by v současnosti nejrychlejším superpočítačům na světě zabral deset septilionů let – tedy 10 000 000 000 000 000 000 000 000 let. Kde všude, a hlavně kdy tedy budeme moci kvantové počítače využít?
Nové léky na míru pacientům
Značným přínosem můžou být kvantové počítače například ve zdravotnictví, jelikož zvládnou analýzu nekonečných kombinací molekul, přičemž ze získaných dat mohou následně vytvářet nové léky. To je opět proces, který by v současnosti trval dlouhé roky. Ještě důležitější ale může být fakt, že kvantové počítače mají být schopné s pomocí komplexních zdravotnických dat navrhnout pro každého člověka konkrétní lék, jenž bude jeho tělu sedět co možná nejlépe.
Velmi perspektivní jsou pro medicínu i kvantové senzory, které využívají principy kvantové mechaniky k neuvěřitelně přesnému měření věcí. Už v roce 2019 je vědci z Nottinghamské univerzity vložili do prototypu zařízení o velikosti cyklistické helmy a použili je v novém systému pro provádění neinvazivních skenů mozku u dětí s různými onemocněními, jako je třeba epilepsie.
„Technologie skenování mozku byly vždy velkou výzvou, jelikož tradiční stacionární skenery vyžadovaly, aby pacienti zůstali zcela v klidu. To nejenže neposkytuje přesný obraz mozku fungujícího v přirozeném prostředí, ale také klade přísná omezení na to, kdo může být skenován, přičemž největší výzvu přirozeně představují děti,“ vysvětlil výzkumník Ryan Hill. Právě kvantové senzory tehdy umožnily tento zásadní problém odstranit.
Lepší GPS či rozmístění paliva
Další zajímavé využití kvantových technologií loni představili vědci z londýnské Imperial College, kteří v podzemí britské metropole úspěšně otestovali alternativní navigační systém nazvaný „kvantový kompas“. Zatímco běžně používané GPS v podzemí nefunguje, jelikož tam nedosáhne signál, nový britský systém s tím žádné problémy neměl. Kvantový kompas by tak mohl představovat ideální alternativu k GPS třeba v případě cíleného narušení signálu.
„Britská ekonomika je na systému GPS závislá zhruba ve výši jedné miliardy liber denně, a to hlavně kvůli přesnému určování polohy, navigace a času. Nejde přitom jen o vojenské úkoly, jelikož všechny naše finanční transakce potřebují časové razítko pro ověření. Používání kvantových hodin a gyroskopů nám tedy umožňuje posílit naši odolnost proti rušení a falšování životně důležitých navigačních systémů,“ uvedl Michael Cuthbert, ředitel britského Národního centra pro kvantové výpočty.
Do výzkumu v odvětví kvantové fyziky v poslední době investuje rovněž britský správce elektrické přenosové sítě National Grid, který se snaží zjistit, zda by nemohl nějakým způsobem snížit zatížení sítě, a tím zabránit případným výpadkům proudu. S kvantovou firmou IonQ se pak zase spojil výrobce letadel Airbus, jenž chce otestovat algoritmy určené k efektivnějšímu rozmístění nákladu v letadlech. Ačkoliv se to na první pohled může zdát jako nepříliš důležité, pokud se těžiště letadla posune i jen mírně, stroj může spotřebovat až tisíce kilogramů paliva navíc.
Kvantový počítač v mobilu nebude
Stejně jako v případě umělé inteligence, i u kvantových počítačů zatím představují zásadní výzvu jejich poměrně časté chyby. Ty jsou způsobeny především skutečností, že zařízení potřebují ke svému bezproblémovému provozu naprostý klid, jelikož sebemenší změna prostředí, včetně světla a hluku, může narušit jejich fungování.
Dosáhnout takového prostředí je samozřejmě extrémně obtížné. Třeba nejbohatší muž světa Elon Musk nedávno naznačil, že kvantové výpočty by nejlépe fungovaly na „trvale zastíněných kráterech Měsíce“. Postavit ve vesmíru takto komplexní a složité zařízení by ale představovalo nesmírně náročnou technickou výzvu.
Využití kvantových počítačů komplikuje rovněž fakt, že vyžadují extrémně nízké teploty a přítomnost výkonných laserů. Rozhodně se tedy nejedná o zařízení, které by mohl mít člověk doma podobně jako stolní počítač, přičemž ještě méně reálná je varianta, že bychom je s sebou nosili v kapse jako mobilní telefon.
Spojení s AI může být přelomové
Kvantových počítačů je v současnosti na celém světě jen okolo dvou set, což dokládá, že celé odvětví je stále ještě na počátku svého vývoje. Zatím je tedy těžké odhadnout, kdy přesně budou k dispozici výkonné kvantové počítače, které by šly využít například ve vědě a výzkumu, ale i k dalším komerčním účelům, na čemž kromě zmíněného Googlu pracuje například i Microsoft.
Názory odborníků na celou problematiku jsou různé, přičemž třeba podle poradenské společnosti Boston Consulting Group lze očekávat, že první dostatečně kvalitní zařízení budou vyvinuta za zhruba dva až čtyři roky. Výzkumná firma McKinsey se pak domnívá, že k tomu dojde nejpozději do roku 2035, kdy by zároveň mělocelé odvětví dosáhnout hodnoty až 97 miliard dolarů (asi dva biliony korun).
Ještě většímu rozmachu kvantových technologií může přitom podle některých odborníků pomoci i umělá inteligence. „Pokud spojíme AI a kvantové počítače dohromady, jednoho dne bychom mohli mít novou formu technologie, která bude silnější než cokoli, co jsme dosud vytvořili. Je ale důležité zmínit, že slovo ,možná‘ hraje v této předpovědi poměrně zásadní roli,“ uzavřel Brian Hopkins, viceprezident a hlavní analytik pro vznikající technologie ve výzkumné firmě Forrester.
