Willow: Průlomový kvantový čip, který (možná) získává energii z paralelních vesmírů a dokáže radikálně změnit náš život

Jak funguje kvantový počítač?

Představte si běžný počítač jako člověka, který čte knihu a musí se rozhodnout, zda otočit na další stránku, nebo zůstat na té současné. Běžné počítače, stejně jako my, umí udělat pouze jedno z toho, protože ukládají informace jako bity – buď 0 (vypnuto/zůstat na stránce), nebo 1 (zapnuto/otočit stránku). Kvantový počítač je ale jako člověk, který může číst současně několik stránek najednou. To je možné díky tzv. qubitům.

Qubit, základní stavební jednotka kvantového počítače, může být 0, 1, nebo obě hodnoty zároveň. Tato schopnost, známá jako superpozice, umožňuje kvantovým počítačům zpracovávat obrovské množství dat současně, a proto mohou být při řešení složitých problémů mnohem rychlejší.

Další klíčovou vlastností kvantových počítačů je tzv. provázání. Příkladem budiž dvě qubitové mince: když hodíte jednu a padne panna, druhá automaticky ukáže orla, a to bez ohledu na to, jak daleko od sebe tyto mince jsou. Tento jev umožňuje kvantovým počítačům efektivně spolupracovat mezi qubity a dosáhnout výkonu, jaký klasické počítače nedokážou.

Proč je čip Willow tak výjimečný?

Kvantové počítače dosud čelily velké překážce – chybovosti. Qubity jsou velmi citlivé a snadno podléhají vlivům prostředí, což vede k nepřesným výsledkům. Willow tento problém zmírňuje díky nové technologii korekce chyb, která zajišťuje mnohem přesnější výpočty. To znamená, že kvantové výpočty se stávají mnohem spolehlivějšími a konečně je lze používat i v reálné praxi.

Navíc Willow zvládá pracovat s větším počtem qubitů, což zvyšuje jeho výpočetní výkon. To otevírá dveře k řešení problémů, které byly dosud mimo dosah – například simulace chemických reakcí nebo optimalizace složitých systémů, jako je doprava či energetické sítě. Pro příklad, Willow dokázal spočítat jednu specifickou početní úlohu, kterou by běžný kvantový počítač řešil 10²⁵ let, během pěti minut. I přesto ale zůstává otázkou, jak moc přesný ten výsledek je. „Maličký problém spočívá v tom, že my nevíme, vzhledem k chybovému charakteru kvantových výpočtů, jestli ten výsledek je správně, nebo ne,“ vysvětluje vědecký redaktor Deníku N Petr Koubský, ale zároveň připouští, že důvody pro důvěru ve správnost výsledku jsou dobré.

Více v Galerii

Zdroje: Adobe Stock, GOOGLE/AFP/Se svolením

Multivesmír

Kromě toho Willow opět otevírá složitou diskuzi o jedné z nejvíce fascinujících teorií moderní vědy: existenci paralelních vesmírů. Podle některých fyziků může schopnost qubitů být současně v různých stavech naznačovat, že výpočty probíhají nejen v našem světě, ale také v jiných verzích reality. Tato myšlenka, vycházející z tzv. teorie mnoha světů, tvrdí, že naše realita není jediná, ale že existuje nespočet paralelních světů, které se od sebe mohou lišit jen nepatrně, nebo naopak dramaticky. Podle této teorie, která je často spojována s kvantovou mechanikou, dochází k rozvětvení reality pokaždé, když dojde k určitému rozhodnutí, události nebo měření na mikroskopické úrovni. Každá z těchto větví představuje jiný svět, kde se různé alternativy a možnosti staly skutečností.

Tento princip je fascinující nejen z pohledu vědy, ale také z filozofického hlediska, protože otevírá otázky o samotné povaze reality, svobodné vůli a možnostech různorodé existence. 

Teorie mnoha světů má své kořeny v interpretaci kvantové mechaniky navržené fyzikem Hughem Everettem už v roce 1957. Přestože tato interpretace fungování reality není jediná, získala si mnoho příznivců díky své schopnosti elegantně vysvětlit některé paradoxy kvantové (i běžné) fyziky, například chování částic na subatomární úrovni. Když tedy kvantový počítač provádí výpočty, může podle této teorie „využívat“ informace z těchto paralelních realit, což by prý vysvětovalo jeho ohromný i ohromující výkon.

Willow – nový průlomový kvantový čip, který zpochybňuje i povahu samotné reality
Foto: GOOGLE/AFP/Se svolením

Jaké má kvantový čip přínosy?

Willow může být klíčem k revoluci v různých oblastech:

Zdravotnictví: Kvantové počítače mohou pomoci při vývoji nových léků nebo pochopení složitých biologických procesů. Díky schopnosti simulovat chování molekul na kvantové úrovni mohou urychlit hledání léčby vzácných nemocí a zjednodušit personalizovanou medicínu.

Energetika: Také mohou vylepšit návrhy baterií, zefektivnit využití obnovitelných zdrojů energie a přispět k rozvoji jaderné fúze. Kvantové výpočty také umožní navrhnout materiály s unikátními vlastnostmi, které zvýší účinnost solárních panelů a dalších energetických zařízení.

Klimatologie: Přesné modely klimatu nám mohou pomoci lépe porozumět jeho změnám a vyvinout účinnější strategie na ochranu planety. Kromě toho mohou kvantové simulace pomoci předpovídat extrémní povětrnostní jevy s vyšší přesností, což by zachránilo mnohem více životů a snížilo škody na majetku. 

Co nás čeká dál?

Willow není jen další technologický pokrok. Je to důkaz, že vstupujeme do nové éry výpočetní techniky, která má potenciál reálně přetvořit náš každodenní život, jak ho známe. Kvantové počítače nám umožní nejen řešit dosud neřešitelné, nebo velmi obtížně řešitelné problémy, ale také pochopit hlubší souvislosti jevů v přírodě. 

Přestože tato technologie zatím není běžně dostupná, vývoj tohoto čipu ukazuje, že „sci-fi“ budoucnost už není nekonečně vzdálená – je doslova na dosah ruky. Je to připomínka, že každý velký skok vpřed začíná malým, ale zásadním objevem.