Mediálne titulky a správy z oblasti kvantového počítania často vyvolávajú pocit, že už zajtra môže nastať bezpečnostný kolaps internetu, že čoskoro objavíme nové lieky a supermateriály, ale aj presvedčenie, že toto nikdy fungovať nebude.
Ako to už býva, konkrétne posolstvo a jeho dôveryhodnosť závisia od autora. V každom prípade je potrebné brať podobné tvrdenia s rezervou. Uvedené príklady určite nie sú správnou interpretáciou súčasného stavu ani očakávaní blízkej budúcnosti. Kvantové počítače majú potenciál zmeniť svet a spoločnosť, no konkrétna forma môže byť prekvapením.
Áno, kvantové algoritmy sú hrozbou pre dnes používané kryptografické metódy. Súčasťou prípravy na deň Q, keď plne funkčný kvantový počítač bude realitou, je zmena používaných kryptosystémov. Ak túto prípravu nepodceníme, primárnou úlohou kvantových počítačov nebude lámať dnešné šifry. Tie sa totiž už nebudú používať. Čo teda budú kvantové počítače robiť? Nechajme sa prekvapiť. Môžeme sa však pokúsiť opísať, čo robia už dnes.
Počuli ste, že…
… v roku 2019 Google oznámil svetu kvantovú nadvládu? Investície a záujem okamžite vystrelili. Na 53-qubitovom kvantovom čipe Sycamore založenom na supravodivej technológii predstavil Google svetu 200-sekundový kvantový výpočet, ktorý mal najlepšiemu superpočítaču trvať 10-tisíc rokov.
IBM reagovalo analýzou, ktorá ukazovala, že výpočet bude trvať len týždne. Čínski výskumníci v roku 2021 implementovali algoritmus založený na metóde tenzorových sietí. Výpočet sa uskutočnil na výpočtovom klastri 512 grafických kariet a trval 15 hodín. Odhadli, že ten istý výpočet by na moderných superpočítačoch trval desiatky sekúnd, čo je už menej ako na kvantovom čipe Sycamore. V tomto prípade to s nadvládou nevyšlo, no presne takto funguje výskum. Prehodnocuje a spochybňuje fakty, pomenúva chyby a, keď treba, opravuje tvrdenia.
Asi ste nepočuli, že…
… na konci roku 2023 samotný Google oznámil, že simulácia Sycamore by na superpočítači Frontier trvala šesť sekúnd. Súčasne však ukázal 67-qubitový výpočet tej istej úlohy (random circuit sampling, vzorkovanie z náhodných kvantových obvodov), ktorý by na tomto superpočítači trval roky, čím opätovne deklaroval kvantovú nadvládu.
Medzitým v roku 2020 na univerzite v čínskom Hefei pomocou 76 fotónov (fotonický kvantový počítač Jiuzhang) vypočítali za 200 sekúnd inú úlohu (Gaussian boson sampling, vzorkovanie z gaussovskej distribúcie bozónov), ktorej výpočet na superpočítači odhadli na miliardu rokov. V roku 2023 sa podarilo tento čas stiahnuť na deväť minút (Jiuzhang zostáva lepší) a nekvantovú simuláciu úspešne vykonať.
Nie je vylúčené, že niekto vymyslí algoritmus, ktorý konkrétnu kvantovú nadvládu pre výpočtové systémy stoviek qubitov zredukuje. Kvantový počítač však nakoniec bude v nejakej úlohe dominovať, pretože efektívne simulovať zložité kvantové systémy a procesy jednoducho nie je možné. Dosiahnutie nadvlády však neznamená praktickú užitočnosť ani hrozbu pre súčasné kryptosystémy.
Celý článok nájdete v časopise Quark 7/2026.
Vďaka predplatnému si ho však môžete dočítať už teraz a získať aj prístup k exkluzívnemu obsahu!
Máte predplatné?
Prihlásiť saFyzikálny ústav SAV, v. v. i., v Bratislave
Ilustrácie: Diana Cencer Garafová
QUTE.sk – Národné centrum pre kvantové technológie
