Infokommunikációs óriáscégek között hatalmas a versenyfutás, hogy melyikük épít elsőként nemcsak elméletben, hanem a fizikai valóságban is működő kvantumszámítógépet. Eddig a Google tűnt befutónak, de 56 qubites kvantumkomputer klasszikus számítógépen történő szimulálásával, egy korábban kivitelezhetetlennek tartott eredménnyel az IBM most megelőzte a már régóta nem csak keresőóriást.
A kvantumbit vagy qubit, a bit kvantummechanikai (amely elméleti alapjainak kidolgozásában Neumann János is részt vett) megfelelője. Információegységként nullát, egyet vagy ezek kvantum-szuperpozícióját tartalmazhatja, azaz végtelen számú állapotot tesz lehetővé. „A kvantum-szuperpozíció a kvantummechanikai rendszerek azon állapota, mikor egyidejűleg két (vagy több) helyzetben is létezhetnek egyszerre” – írja a Wikipédia.
A kvantumszámítógép által használt másik ismert kvantummechanikai jelenség az egymástól térben akár távol lévő objektumok között is fennálló kvantum-összefonódás. Lényege, hogy a teljes rendszer kvantumállapota a részrendszerek kvantumállapotának megadásával nem írható le, figyelembe kell venni hozzá az azok közötti összefüggést is.
Ezek a gépek logikai kapukkal manipulálják a qubiteket. Szemléltetésként képzeljünk el egy gömböt, amelynek az északi sarkára egyet, a délire pedig nullát írunk. Míg egy klasszikus bitet a kettő közül valamelyiken, addig egy qubitet viszont a gömb felületén bárhol megtalálhatunk. Mielőtt megmérnénk, egyszerre lehet nulla és egy is.
49-nél több qubit szimulálása a hagyományos komputerek kvantumkomputerekkel összehasonlítva korlátozott memóriája miatt tűnt lehetetlennek. Minden egyes qubitnek a szimulációhoz történő hozzáadásával ugyanis exponenciálisan nő a kivitelezéshez szükséges memória mérete, és eddig a 49 látszott az abszolút határnak.
Az IBM azonban nemcsak a qubitek számának növelésével, hanem a memóriaméret csökkentésével is átlépte a bűvös határt. Míg a Zürichi Technológiai Intézet júniusban megvalósított 45 qubites szimulációjához 500 terabájt memóriát használtak, addig az IBM kísérletéhez mindössze 4,5-re volt szükség.
Az előrelépés oka a kvantumszámítógép működésének újfajta értelmezése. Az IBM-csapat qubitet megjelenítő szám helyett tenzorokat, azaz nemcsak számsorokat és számoszlopokat, hanem jóval nagyobb mennyiségű információt kezelő többdimenziós táblázatokat (n-dimenziós számtömböket) használt, és így sikerült megvalósítaniuk a lehetetlent. A táblázatokba ugyanis sokkal több adat sűríthető be, amivel sikerült csökkenteniük a memóriaigényt.
A kutatók bizakodnak, hogy munkájukkal közelebb kerülünk a működő kvantumkomputerekhez. Ha sikerül ilyen gépet létrehozni, új szakaszba lép a számítástudomány.
