Bildkredit:sakkmesterke/iStock/GettyImages
Kvantberäkning bygger på principerna för kvantmekanik, den gren av fysiken som förklarar partiklars beteende på atomär och subatomär nivå. Nyckelbegrepp inkluderar energikvantisering, våg-partikeldualitet, Heisenbergs osäkerhetsprincip och korrespondensprincipen, som säkerställer att nya teorier förblir förenliga med klassisk fysik.
Till skillnad från klassiska bitar som representerar antingen 0 eller 1, kan kvantbitar (qubits) existera i en överlagring av båda tillstånden samtidigt. Detta gör att en kvantprocessor med många qubits kan utforska ett stort antal möjliga lösningar parallellt. Kvantintrassling – vad Einstein beskrev som "läskig handling på avstånd" – låter qubits påverka varandra omedelbart, även när de är fysiskt åtskilda, vilket tar bort behovet av ledningar mellan avlägsna qubits.
På grund av sin extraordinära hastighet kan kvantdatorer knäcka moderna krypteringsscheman och äventyra cybersäkerhet. Men när de utnyttjas på ett ansvarsfullt sätt lovar de genombrott inom artificiell intelligens, materialvetenskap, energiteknik och logistik. Till exempel skulle kvantsimuleringar kunna designa effektivare solceller, optimera batterier i elfordon och effektivisera trafikflödet.
Aktuella kvantsystem kan ännu inte duplicera eller permanent lagra qubit-information. Forskare undersöker alternativa lagringsmedier, inklusive DNA. År 2017 visade ett team att ett enda gram DNA kunde koda för ungefär 215 miljoner gigabyte data – långt över kapaciteten hos konventionell tvådimensionell lagring och erbjuder ett kompakt, hållbart medium.
Branschledare tävlar om att bygga nästa generations processorer. IBM erbjuder molnbaserad kvantåtkomst, vilket gör det möjligt för forskare över hela världen att experimentera. Microsoft integrerar kvantfunktioner i Visual Studio, med fokus på Majorana-fermioner, medan Google strävar efter att uppnå "kvantöverlägsenhet" genom att överträffa dagens superdatorer. Trots snabba framsteg kommer praktiska kvantmaskiner först att dyka upp i forskningslabb och tankesmedjor; utbredd kommersiell tillgänglighet är troligen fortfarande flera år bort.
