Quantum computing är ännu inte tillräckligt långt för att det kunde ha hjälpt till att begränsa spridningen av detta coronavirusutbrott. Men detta framväxande datorområde kommer nästan säkert att hjälpa forskare och forskare att möta framtida kriser.

"Kan vi komprimera hastigheten med vilken vi upptäcker, till exempel, en behandling eller ett förhållningssätt till detta?" frågar Dario Gil, direktören för IBM Research. "Målet är att göra allt som vi gör idag när det gäller upptäckt av material, kemi, sådana saker, (i) faktorer på 10 gånger bättre, 100 gånger bättre, "

Och det, han säger, "kan vara spelomvandlande."

Quantum computing är nästa stora sak inom databehandling, och det lovar exponentiella framsteg inom artificiell intelligens och maskininlärning under det kommande decenniet och därefter, leder till potentiella genombrott inom hälso- och sjukvård och läkemedel, gödselmedel, batterikraft, och finansiella tjänster.

För en konsument med en pensionsfond, "kvantdatorer under de kommande 10 till 15 åren ... kan hjälpa dig att fatta bättre personliga ekonomiska beslut genom de beräkningar som din mäklare gör, "säger Bob Sutor, en vicepresident för IBM Research med uppgift att driva kvantberäkningsekosystemet.

IBM, med 15 utplacerade kvantsystem, ligger i framkant av kvantberäkningar. U.S. TODAY fick nyligen turnera i ett kvantlabb i Yorktown Heights, New York.

Men Google, Amazon, Intel, Microsoft och Honeywell är bland andra tekniska stalwarts som arbetar inom fältet, liksom flera globala start-ups som stöds av företag.

USA:s regering, som är i ett kvantkapplöpning mot Kina, har också gett stöd. I slutet av 2018, President Trump undertecknade National Quantum Initiative Act i lag för att finansiera kvantforskning till ett belopp av 1,2 miljarder dollar under en femårsperiod.

Här är en guide som hjälper dig att avmystifiera kvantberäkningar, som du med största sannolikhet kommer att få höra mycket mer om under de kommande åren.

Vad är kvantberäkning?

Det är inte lätt att få grepp om kvantberäkningar eller det fysikområde det utnyttjar, kvantmekanik. Men sådana maskiner – de kostar miljoner – är designade för att modellera naturen.

I de enklaste termerna, de är exponentiellt kraftfullare än vad vi betraktar som klassiska datorer, vars grundläggande grundläggande enheter uttrycks i 1:or eller 0:or – eller bitar. Quantum computing tar ett kvantsprång med vad som kallas kvantbitar eller "qubits" för kort.

Tänk på det så här:Om du slår ett mynt, det kommer att landa som antingen huvuden eller svansar, eller i dessa klassiska datortermer, 1s och 0s. Men hur är det med myntet när det fortfarande snurrar? Det är ungefär där qubits finns, inte nödvändigtvis som 1 eller 0, men som alla möjligheter däremellan.

Låt oss nu ta analogin vidare. Om du slår två mynt i den fysiska världen, huvuden eller svansarna på ett mynt har ingen betydelse för det andra. Qubits, fastän, kan vara intrasslad i flera tillstånd samtidigt.

"Det här är en av de där "Jorden är inte platt"-typs ögonblick, " säger Gil. "Det pågår faktiskt en revolution."

Hur kvantdatorer ser ut

Ett kvantdatorchip hålls vid en temperatur som är kallare än yttre rymden i en cylinder som är en del av en avancerad kyld apparat. Systemet har fler än 2, 000 komponenter, inklusive pulsrörkylare, supraledande koaxialledningar, en blandningskammare och olika kretsar. Det liknar en snygg ljuskrona.

Hur långt är kvantberäkningen på väg?

I maj 2016 IBM blev det första företaget som satte en kvantdator på molnet, där vem som helst med datakunskapen kunde köra experiment.

För närvarande, mer än 150 miljarder program och avrättningar har körts på IBM:s kvantmaskiner, med mer än 200, 000 registrerade användare i över 140 länder. Det finns över 12, 000 månatliga aktiva användare, och, på en typisk dag, maskinerna på molnet kör över 400 miljoner kvantkretsar.

IBM säger att de har tecknat kontrakt kring quantum med mer än 100 universitet, nationella laboratorier och företag.

Till exempel, kvantforskare vid IBM samarbetar med motsvarigheter hos Mercedes-Benz moderbolag Daimler för att utveckla nästa generations batterier för elfordon. IBM samarbetar också med Delta Air Lines för att utforska kvantmöjligheter inom resebranschen.

Den senaste oktober, Google sa att de uppnådde vad som har beskrivits som "kvantöverhöghet". Den kunde utföra en beräkning på 200 sekunder som förmodligen skulle ta en klassisk toppmodern superdator cirka 10, 000 år att hantera.

IBM tryckte tillbaka. Företaget hävdade då att en idealisk simulering av samma uppgift kan utföras på ett klassiskt system på 2 1/2 dagar och med mycket större trohet, som det då sa var en konservativ, värsta tänkbara uppskattning.

Gil sa till U.S. TODAY att "människor inte gör någon skillnad på vad som är ett labbexperiment, kontra vad som är ett verkligt system."

Påståenden kring kvantberäkning fortsätter att komma.

Bara den här veckan, Honeywell tillkännagav vad den sa är "den mest kraftfulla kvantdatorn hittills, " inställd på en release i mitten av 2020. Honeywell har bildat ett strategiskt partnerskap med JPMorgan Chase kring finansiella lösningar som utnyttjar kvantum. JPMorgan är också en del av IBMs kvantekosystem.

Men det är fortfarande tidiga dagar. Gil säger att kvantberäkning idag är ungefär på samma plats som artificiell intelligens fanns 2010.

Hans IBM-kollega Sutor säger, "Bara för att klargöra, ingen på jorden har en kvantdator som idag kan göra bättre än våra klassiska datorer."

Men IBM säger att det kan fördubbla kraften hos en kvantdator varje år, och någon gång passera en tröskel vid vilken kvantmaskinerna kan hoppa förbi klassiska datorer, åtminstone för att ta itu med vissa typer av problem.

Finns det säkerhetsrisker?

Det skulle kunna vara. Stora framtida "feltoleranta" kvantdatorer – och sådana datorer är ännu inte runt hörnet – har potential att knäcka nuvarande krypteringssystem. IBM arbetar med National Institute of Standards and Technology (NIST) på att ändra krypteringsstandarder som lovar att hålla kvantsystem effektiva samtidigt som de håller dem säkra.

Även om säkerhetshot kan vara flera år bort, Gil betonar att det är brådskande att förbereda sig nu. "Du kan inte bara sitta och ignorera problemet, " säger Gil.

Även år från nu, du ska inte förvänta dig att ha en kvantdator på ditt skrivbord.

Men tekniken som möjliggörs av kvantdatorer kommer att börja sätta sig in i att stödja och göra konsumentappar mer kraftfulla. Och samhället skulle gynnas om kvantdatorer kan stoppa en potentiell pandemi innan den någonsin kommer igång på riktigt.

"Naturen i sig är en stor dator, " Sutor säger, i hur atomer och molekyler och ljus interagerar. "Kan vi lära oss tillräckligt mycket om hur det verkligen gör det och utnyttja det för våra egna datorbehov med den tuffaste sortens problem vi har?"