Kvantové počítače už nejsou výhradní doménou laboratoří za miliony dolarů. Společnost CAS Cold Atom Technology se sídlem ve Wuhanu představila Hanyuan-2, první dvoujádrový kvantový počítač na světě postavený na neutrálních atomech.
Jeho hlavní předností není hrubý výkon, ale skutečnost, že se vejde do skříně a běží na energii kancelářské klimatizace.
Abychom pochopili, proč je to důležité, stojí za to připomenout si jednoduchý obrázek. Klasický počítač, který má před sebou labyrint milionu cest, je zkouší jednu po druhé. Kvantový počítač je zkoumá všechny současně. Tato schopnost již desítky let slibuje, že změní svět, ale dosud zůstávala uvězněna za dveřmi drahých vědeckých zařízení.
Problémem nebyla teorie, ale technika. Kvantové stroje vyvinuté giganty, jako jsou IBM a Google, se spoléhají na supravodivé obvody, které fungují pouze při teplotách kolem minus 273 stupňů Celsia – chladnějších než vesmír. Udržování takových podmínek vyžaduje kryogenní systémy o velikosti místnosti, astronomické účty za elektřinu a týmy fyziků na plný úvazek. V praxi si takovou infrastrukturu může dovolit jen několik výzkumných center na planetě.
Atomy rubidia místo extrémního chladu
Hanyuan-2 se obejde bez všech těchto průmyslových přístrojů. Jeho přístup je radikálně odlišný: namísto umělých obvodů ochlazených na teplotu blízkou absolutní nule používá skutečné atomy rubidia plovoucí ve vakuu, které jsou zachyceny a manipulovány laserovými paprsky. Tyto atomy fungují přímo jako procesory a ze své podstaty jsou vhodné pro kvantové výpočty bez nutnosti zmrazení.
Výsledné zařízení má spotřebu nejvýše 7 kilowattů a zabírá místo o velikosti běžné skříně. Pro představu, to odpovídá energetické náročnosti sedmi současně běžících praček nebo klimatizačnímu systému středně velké kanceláře: naprosto zvládnutelné pro jakékoli datové centrum.
Stejná spotřeba, ale bez rafinerie za zády
Odborníci z oboru upozorňují, že spotřeba energie Hanyuanu-2 není sama o sobě nijak převratná: kvantové počítače ve velkých západních laboratořích mají také spotřebu mezi 10 a 25 kilowatty. Skutečný rozdíl je v tom, co už nepotřebuje. Systémy založené na supravodičích jsou závislé na obrovských, drahých, objemných a křehkých kryogenních infrastrukturách. Čínský počítač všechny tyto stroje rázem eliminuje. Je to jako srovnávat elektromobil s benzínovým autem, které ujede stejnou vzdálenost: první má baterii pod sedadlem, zatímco druhý potřebuje motor, palivovou nádrž, výfukové potrubí a (nepřímo) celou rafinerii. Hanyuan-2 je v této analogii stále auto, ale už není závislý na benzínu ani na rafinerii.
Kde se však rozdíl zdá být obrovský, je klasický superpočítač. Frontier, v současnosti nejvýkonnější superpočítač na planetě, spotřebuje 21 100 kilowattů, tedy asi třitisíckrát více, a jeho roční náklady na elektřinu se pohybují kolem 23 milionů dolarů.
Dvě jádra na sebe navzájem dohlížejí
Hanyuan-2 má 200 kubitů, což je základní jednotka informace v kvantových počítačích, rozdělených na dvě nezávislá jádra po 100 jádrech. Tato dvoujádrová architektura není technickým rozmarem: zatímco jeden procesor řeší složitý problém, druhý v reálném čase detekuje a opravuje chyby. Je to stejný kvantový skok, jaký zažily mobilní telefony, když přešly z jednoprocesorových na vícejádrové konstrukce, což je změna, která exponenciálně znásobila jejich výkon.
Farmaceutika, energetika a kybernetická bezpečnost
Kromě specifikací se analytici shodují, že praktické využití kvantové výpočetní techniky je již velmi hmatatelné. V oblasti medicíny mohou tyto stroje simulovat interakce molekul v atomárním měřítku, což je úkol, který trvá měsíce nebo je nad možnosti současných superpočítačů. To by otevřelo dveře k výraznému urychlení návrhu léků proti nemocem, jako je Alzheimerova choroba nebo rakovina.
V odvětvích, jako je energetika a doprava, mohou kvantové počítače optimalizovat energetické sítě, logistické trasy a distribuční systémy v měřítku, které je pro běžné počítače nedosažitelné. A v oblasti kybernetické bezpečnosti má dvojí potenciál: stejnou sílu, která dokáže prolomit stávající šifrovací systémy, lze využít i k vytvoření komunikace, kterou žádný útočník nedokáže prolomit.
Z laboratoře do datového centra
Dvě stě kubitů je úctyhodné číslo, i když ne nejvyšší na světě. Skutečně historický je na Hanyuan-2 jiný úspěch: poprvé lze pokročilý kvantový počítač instalovat v běžném datovém centru, aniž by bylo nutné investovat miliony do infrastruktury a aniž by na jeho provoz dohlížel stálý tým fyziků.
Je to okamžik, kdy technologie, která se po desetiletí rýsovala na obzoru, opouští sféru vědeckých experimentů a stává se nástrojem na dosah reálného světa. Je to srovnatelné s okamžikem, kdy internet přestal být vojenským projektem a vstoupil do domácností. V tomto smyslu je Hanyuan-2 iPhonem kvantových počítačů: chytré telefony existovaly dříve než Apple, ale právě jejich zařízení je zpopularizovalo.