Fogalomtár › Infrastruktúra

kvantumszámítógép

angolul: quantum computer

Olyan számítógép, amely a kvantumfizika törvényeit kihasználva bizonyos különleges feladatokat sokkal gyorsabban oldhat meg, mint a mai gépek.

Érthetően

A megszokott számítógép bitekkel dolgozik: minden bit vagy 0, vagy 1, mint egy villanykapcsoló. A kvantumszámítógép építőköve a kvantumbit, röviden qubit, amely számolás közben a kettő sajátos keverékében is lehet. Kicsit olyan ez, mint a pörgő pénzérme: amíg forog, se nem fej, se nem írás, csak akkor dől el, amikor rácsapsz. A hasonlat sántít, mert a qubitek össze is kapcsolódhatnak egymással úgy, ahogy az érmék nem, és a gép ereje éppen ebből fakad.

Ettől a gép nem lesz mindenben gyorsabb. Inkább különleges szerszám, mint erősebb motor: néhány feladattípusban óriási előnyt ígér, a legtöbb hétköznapi munkában semmilyet. A legbiztosabb ilyen terület a molekulák és anyagok viselkedésének szimulálása, valamint a ma használt titkosítások egy részének feltörése. Az optimalizálási feladatokban, például az útvonal- vagy menetrendtervezésben is reménykednek a kutatók, de ott az előny egyelőre nem bizonyított.

A mesterséges intelligenciához csak lazán kapcsolódik. A mai csevegőrobotok és AI-agentek hagyományos chipeken futnak, nem kvantumgépen. A kutatók vizsgálják, hogy a kvantumgép egyszer segítheti-e az AI-t, de ez egyelőre nyitott kérdés.

Hogyan működik

1. A gép qubiteket használ, amelyeket például szupravezető áramkörök, csapdába ejtett ionok, lézerrel megfogott semleges atomok vagy fényrészecskék valósítanak meg. A szupravezető qubitek a világűrnél is hidegebb hűtőben működnek.
2. A qubiteket szuperpozícióba hozzák, vagyis egyszerre hordozzák a 0 és az 1 lehetőségét, és össze is fonják őket, így az állapotuk összefügg egymással.
3. A kvantumalgoritmus műveletek sorozatával úgy alakítja ezt a közös állapotot, hogy a helyes válasz esélye felerősödjön, a hibásaké pedig kioltódjon, ahogy a hullámok erősítik vagy kioltják egymást.
4. A végén megmérik a qubiteket, amelyek ekkor sima 0-kká és 1-ekké válnak. Az eredmény valószínűségi, ezért a számítást általában sokszor megismétlik.
5. Mivel a qubitek rendkívül érzékenyek a hőre és a zajra, sok fizikai qubitet kell összefogni egyetlen megbízható, úgynevezett logikai qubitté. Ez a hibajavítás, a terület legnagyobb mérnöki kihívása.

Példa a mindennapokból

Kit érint

Gyakori félreértés

Korlátok és kockázatok

• A mai gépek zajosak és hibáznak, ezért gyakorlati, üzletileg hasznos feladatban még nem múlják felül megbízhatóan a hagyományos szuperszámítógépeket.
• A qubitek száma önmagában keveset mond: a minőségük és a hibaarányuk legalább annyira számít, ezért a rekordokról szóló híreket érdemes fenntartással olvasnod.
• A titkosítási kockázat valós, de nem holnapi: a ma elterjedt kulcsok feltöréséhez a jelenleginél sokkal nagyobb, hibajavított gép kellene, és senki sem tudja biztosan, mikor készül el.
• A gépek drágák és kényes körülményeket igényelnek, ezért belátható időn belül nem lesz belőlük otthoni vagy irodai eszköz.

Hasonló, de nem ugyanaz

• szuperszámítógép – A szuperszámítógép rengeteg hagyományos processzort kapcsol össze, tehát ugyanazt csinálja, mint a laptopod, csak sokkal nagyobb méretben, míg a kvantumgép más fizikai elven számol.
• AI-chip (GPU) – A mai AI-modelleket hagyományos, bitekkel dolgozó grafikus processzorok futtatják, ezeknek nincs közük a qubitekhez.
• posztkvantum-kriptográfia – Ez nem kvantumgépen fut: hagyományos számítógépre írt titkosítás, amelyet úgy terveztek, hogy a kvantumgép se tudja feltörni.

Kapcsolódó fogalmak

Röviden a története

Az ötletet az 1980-as évek elején vetette fel többek között Paul Benioff és Richard Feynman fizikus; Feynman szerint a kvantumos természetet kvantumos géppel lehetne jól szimulálni. 1994-ben Peter Shor olyan algoritmust közölt, amellyel egy kellően nagy kvantumgép feltörhetné a ma elterjedt nyilvános kulcsú titkosításokat, például az RSA-t. 2019-ben a Google jelentette be elsőként, hogy kvantumprocesszora egy mesterséges, gyakorlati haszon nélküli feladatban megelőzte a szuperszámítógépeket. Ezt az eredményt később vitatták, mert javított hagyományos módszerekkel a feladat a vártnál sokkal gyorsabban megoldható lett. 2024-ben az amerikai szabványügyi intézet, a NIST kiadta az első kvantumbiztos titkosítási szabványokat.

Hol tart most

2026 végén a kvantumszámítógépek kutatólaborokban és felhőszolgáltatásként érhetők el, a hibajavításban pedig látványos a haladás. Széles körű, mindennapi gyakorlati hasznot még nem hoznak. A titkosítások kvantumbiztosra cserélése viszont a 2024-ben kiadott NIST-szabványok alapján már zajlik.

Állapot: 2026. november

Más nevei

kvantumszámítógép · kvantum számítógép · kvantumgép · kvantumkomputer · kvantumszámítás · kvantuminformatika · quantum computer · quantum computing

Források

• Wikipédia: Kvantumszámítógép
• Wikipedia: Quantum computing
• NIST: Post-Quantum Cryptography

A szócikk gépi szerkesztéssel készült és gépi szakmai lektoráláson ment át; a „hírekben” rész az Agent Age sztorijaiból automatikusan frissül.