Kvantumforradalom: 8 terület, ahol a jövő már elkezdődött

Hol tart ma a kvantumtechnológia?   

Jelenleg a legfejlettebb kvantumprocesszorok még viszonylag kis számú qubittel működnek, és jelentős a hibaarányuk. A Google Willow chipje például 105 qubitet használ, de a logikai qubitek fejlesztésével és a kvantumhibák csökkentésével ígéretes előrelépések történtek. A korábbi 3x3-assal szemben a most használt 7x7-es qubitrács ugyanis exponenciálisan csökkenő hibaarányt mutat, így megvalósult a logikai qubitekre történő áttérés első sikeres demonstrációja. 

Az iparági előrejelzések szerint   

• 2025–2027 között 100–300 qubites rendszerek várhatók,   
• 2028–2030-ra elérhetik az 500–1000 qubitet,   
• 2030–2035 között megjelenhetnek az első, kereskedelmileg használható kvantumszámítógépek,   
• 2035–2040-re pedig elérhetjük az 1000+ qubites, valós problémák megoldására képes rendszereket.   

A fejlődés tehát exponenciális, de a megbízható, minimális hibával működő kvantumszámítógépek még váratnak magukra.   

Nyolc ágazatban hozhatnak forradalmat a kvantumgépek. 

Katonai és hírszerzési adattitkosítás: a kvantumkriptográfia jövője   

A kvantumszámítógépek nemcsak új lehetőségeket teremtenek, hanem komoly fenyegetést is jelenthetnek a jelenlegi titkosítási rendszerekre. A legtöbb modern titkosítási algoritmus – például az RSA és az elliptikus görbe titkosítás – a hagyományos számítógépek számára megoldhatatlan problémákon alapul. Egy megfelelően erős kvantumszámítógép azonban ezeket az algoritmusokat percek vagy órák alatt feltörhetné.   

Ennek következményei drámaiak lehetnek a katonai és hírszerzési szektor számára, hiszen szükségessé tehetik a biztonsági rendszerek teljes átalakítását. Ezért világszerte intenzíven fejlesztik a kvantumbiztos titkosítási eljárásokat, például a kvantumkulcsmegosztást (QKD), amely garantálja az adatok lehallgathatatlanságát.   

A vállalatok számára is fontosabbá válhat a kvantumbiztos titkosítás bevezetése, különösen az érzékeny ügyféladatokat és pénzügyi tranzakciókat kezelő szervezetek esetében. A következő években várhatóan egyre több pénzügyi intézmény és technológiai vállalat fektet be a kvantumkriptográfiai megoldásokba.   

Időjárás-előrejelzés és klímamodellezés    

A kvantumszámítógépek képességei lehetővé teszik az összetett meteorológiai modellek gyors és pontos futtatását. A jelenlegi rendszerek nem képesek megfelelően kezelni a légköri dinamikák rendkívüli összetettségét, azonban a kvantumalgoritmusok igencsak növelhetik az előrejelzések pontosságát. Ez különösen fontos lehet a klímaváltozás modellezése és a szélsőséges időjárási események prognózisa szempontjából.   

Gyógyszerfejlesztés és molekuláris szimulációk   

A technológia egyik legígéretesebb alkalmazási területe a gyógyszerkutatás. A molekuláris kölcsönhatások pontos modellezése jelenleg rendkívül időigényes, de kvantumszámítógépekkel jelentősen felgyorsítható. Ez lehetőséget ad új gyógyszermolekulák gyorsabb azonosítására és tesztelésére, valamint a személyre szabott orvoslás fejlődésére.   

Fúziós energia: a jövő tiszta energiája időben közelebb kerülhet 

A magfúzió az egyik legnagyobb tudományos és technológiai kihívás. A kvantumszámítógépek segíthetnek a plazmadinamikai folyamatok pontosabb megértésében és modellezésében, ezáltal hozzájárulhatnak a fúziós reaktorok hatékonyabb tervezéséhez. Ha sikerül megoldani a stabil és fenntartható fúziós energiatermelés problémáját, az hosszú távon az emberiség egyik legnagyobb energiaforrásává válhat.   

Anyagtudomány és új technológiák   

A kvantum-számítástechnika forradalmian új anyagok felfedezését is lehetővé teheti. Különösen a ritkaföldfémek és a speciális ötvözetek kutatásában hozhat áttörést, amelyek nagy szerepet játszanak az elektronikai, az űrtechnológiai és a megújuló energiaforrásokhoz kapcsolódó iparágakban. Az új anyagok kifejlesztése olyan területeken is változást hozhat, mint például a félvezetőipar vagy az akkumulátortechnológia.    

Pénzügyi szektor: gyorsabb és pontosabb elemzések   

A kvantum-számítástechnika képes lehet forradalmasítani a pénzügyi szektort is. Az összetett piaci előrejelzések, kockázatelemzések és portfólióoptimalizációs algoritmusok futtatása a jelenlegi rendszereknél lényegesen gyorsabban lehet. Az intézményi befektetők és a nagyvállalatok számára ez jelentős előnyt jelenthet, mivel az algoritmusok gyorsabban reagálhatnak a piaci változásokra.    

Logisztika és szállítmányozás optimalizálása   

A kvantumszámítógépek a logisztikai láncok és az útvonaltervezések optimalizálásában is komoly segítséget nyújthatnak. Az olyan problémák, mint a szállítmányok gyorsabb és költséghatékonyabb elosztása vagy az intelligens közlekedési rendszerek fejlesztése, a kvantumalgoritmusok révén hatékonyabban megoldhatók lesznek.   

Járműgyártás és akkumulátortechnológia fejlesztése    

A kvantumszámítógépek a járműiparban is forradalmi változásokat hozhatnak, különösen az akkumulátortechnológia területén. A nagy autógyártók, például a Ford, a Volkswagen és a Hyundai, már most együttműködnek kvantum-számítástechnikai vállalatokkal, hogy fejlettebb energiatárolókat tervezzenek. Például  

– a Ford a Quantinuummal együttműködve kvantumszimulációkat végez a lítiumion-akkumulátorok kutatásában, 

– a Volkswagen kvantumalgoritmusokkal optimalizálja az energiatárolók anyagösszetételét, 

– a Hyundai az IonQ-val közösen fejleszt új akkumulátorkémiai algoritmusokat. 

Az együttműködések révén az aksik viselkedésének pontosabb modellezése, új, hatékonyabb akkumulátortechnológiák fejlesztése valósulhat meg, emellett a kutatás-fejlesztési ciklusok rövidebbé válhatnak, ezek költségei pedig csökkenhetnek. 

A kvantum-számítástechnika a következő évtizedekben tehát hatalmas változásokat hozhat olyan területeken, mint az időjárás-előrejelzés, a gyógyszerkutatás, az energiaipar, a pénzügy, a logisztika és a katonai titkosítás. Bár a teljesen érett kvantumszámítógépek megjelenése még távoli, a hibrid rendszerek révén akár már egy-két éven belül óriási, nem várt hatást gyakorolhatnak a jelzett tudományágakra és a kapcsolódó iparra, piacokra. 

Kapcsolódó:

Címlapfotó: Unsplash

További cikkeinket, elemzéseinket megtalálják a makronom.hu oldalon.