Ik pa laikam izskan jaunumi par kādu no informācijas tehnoloģiju gigantu sasniegumiem kvantu skaitļošanas jomā, taču pārsvarā tiek runāts par tā dēvēto "kvantu pārākumu", kur tiek mērīts, cik konkrētu uzdevumu ātri izpilda kvantu skaitļotājs salīdzinājumā ar laiku, cik ilgi tas būtu jārisina parastajiem superdatoriem. Parasti starpība ir tūkstošiem gadu, taču būtiski atgādināt, ka šiem testiem pagaidām vēl visai maz sakara ar zinātnes un ikdienas problēmu risināšanā veicamajiem aprēķiniem. Nākamais lielais izaicinājums ir padarīt kvantu datorus praktiski pielietojamus, un "Google" paziņojusi, ka spērusi pirmo solīti šajā virzienā.
Viena no spējām, ko zinātnieku kopiena sagaida no kvantu datoriem, ir spēja modelēt tādus ārkārtīgi sarežģītus procesus kā ķīmiskās rekacijas. Tieši to izmēģinājusi "Google AI Quantum" komanda, kura kopā ar sadarbības partneriem likusi lietā savu 54 kubitu procesoru "Sycamore", lai simulētu izmaiņas N2H2 molekulas struktūrā. Kvantu skaitļotājs precīzi spēja simulēt izmaiņas ūdeņraža atomu telpiskajā izvietojumā, lai radītu dažādus N2H2 izomērus.
Izomērija ir parādība, ka pastāv vielas, kurām ir vienāda molekulmasa un ķīmiskais sastāvs, bet struktūra atšķiras – ir dažāda atomu un saišu starp tiem kārtība molekulā vai arī dažāds atomu vai to grupu telpiskais izvietojums (piemērs attēlā apakšā).
Pat šādu, šķietami samērā vienkāršu procesu modelēšana un prognozēšana datorvidē prasa milzīgus skaitļošanas resursus – kvantu mehānikas līmenī ķīmija ir sarežģīts dažādu iespējamību "mikslis", raksta izdevums "Science Alert" un to salīdzina ar piemēru par azartspēļu biznesu. Nav grūti paredzēt, ka kazino vienmēr gūs peļņu, taču pavisam cita lieta ir paredzēt katras individuālas kazino notiekošās spēles iznākumus – klasiskie datori vienkārši nespēj saprātīgā laika ietvarā reprezentēt visas iespējamās metamo kauliņu vai kāršu kombinācijas.
Turpretī kvantu datoriem tas ir pa spēkam. Ja klasiskajos datoros informācijas pamatvienība bits var vienlaikus atrasties tikai vienā no diviem savstarpēji izslēdzošiem stāvokļiem (nulle vai viens jeb nav signāla vai ir signāls), tad kvantu datoros izmantotie kvantu biti jeb kubiti var eksistēt tā dēvētajā superpozīcijā, proti, būt gan nulle, gan viens vienlaikus. Kombinācija ar citiem kubitiem šajā "nenoteiktajā" stāvoklī ļauj kvantu datoriem ļoti īsā laikā aprēķinos ņemt vērā milzīgu skaitu mainīgo, kas nākotnē sola plašu pielietojumu dažādās zinātnes nozarēs, ne tikai ķīmijā.
Seko "Delfi" arī Instagram vai YouTube profilā – pievienojies, lai uzzinātu svarīgāko un interesantāko pirmais!
