Kvantové výpočty se posunuly od teoretického příslibu k praktickému využití rychleji, než mnozí očekávali, což znamená významný posun ve vědeckých schopnostech do konce roku 2025. Po letech vývoje tyto stroje již jednoduše nepředvádějí kvantové jevy; aktivně se používají k simulaci a studiu složitých systémů dříve nepřístupných tradičním počítačům.
Od Feynmanovy vize po simulace v reálném světě
Základ pro tento pokrok sahá až k pozorování Richarda Feynmana v roce 1981, že efektivní modelování přírody vyžaduje systém postavený na kvantově mechanických principech. Dnes tuto vizi realizovaly společnosti jako Google a IBM spolu s řadou akademických institucí. Jejich zařízení jsou nyní schopna simulovat realitu na kvantové úrovni a poskytují vhled do různých oblastí.
Fyzika vysokých energií a kvantová pole
První průlomy v roce 2025 přišly z fyziky vysokoenergetických částic. Dvě nezávislé výzkumné skupiny použily čip Sycamore (supravodivé obvody) od Googlu a čip QuEra (studené atomy) k simulaci chování částic v kvantových polích. Tyto simulace, i když jsou zjednodušené, poskytují nový způsob, jak analyzovat dynamiku částic – kritický krok k pochopení komplexních interakcí uvnitř srážečů. Schopnost modelovat tato pole, která řídí, jak síly působí na částice, je zvláště cenná, protože klasické simulace bojují s časově závislou povahou chování částic.
Fyzika kondenzovaných látek a věda o materiálech
Užitečnost kvantových počítačů se rozšířila do fyziky kondenzovaných látek, což je oblast kritická pro polovodičovou technologii. Výzkumníci z Harvardu a Technické univerzity v Mnichově modelovali exotické fáze hmoty předpovězené teoreticky, ale experimentálně obtížně pozorovatelné. To znamená zlom: kvantové počítače nyní předpovídají vlastnosti materiálů tam, kde tradiční metody selhávají. Důsledky jsou významné a potenciálně urychlují vývoj nových materiálů s cílenými vlastnostmi.
Praktické aplikace v chemii i mimo ni
Supravodivý kvantový počítač Willow společnosti Google byl použit ke spuštění algoritmů pro interpretaci dat nukleární magnetické rezonance (NMR), což je standardní technika v biochemickém výzkumu. Ačkoli současné demonstrace nepřekonají klasické počítače, základní matematika naznačuje, že kvantové algoritmy by nakonec mohly odhalit bezprecedentní detaily molekul. Rychlost vylepšování zařízení určí, kdy bude tento potenciál realizován.
Supravodivost a metamateriály
K dalšímu pokroku patřilo modelování supravodivosti pomocí trap-iontového počítače Helios-1 společnosti Quantinuum. Modelování materiálů s nulovým elektrickým odporem je nezbytné pro účinnou elektroniku a udržitelné energetické sítě, ale praktické supravodiče zůstávají nepolapitelné. Kvantové simulace klíčových matematických modelů by mohly urychlit objevování materiálů s těmito vlastnostmi. Podobně kvantové počítače IBM simulovaly metamateriály – inženýrské materiály s jedinečnými vlastnostmi – potenciálně pokročily ve výzkumu katalyzátorů, baterií a konvertorů světla na elektřinu.
Zkoumání extrémní fyziky: Neutronové hvězdy a raný vesmír
University of Maryland a University of Waterloo použily lapač-iontový kvantový počítač k simulaci silné jaderné síly, základní síly, která ovládá hmotu o extrémních hustotách. Tato studie, i když hrubá, poskytuje nový pohled na neutronové hvězdy a raný vesmír, kde tyto síly dominují.
Pokračující závod: Srovnávání a kvantová nadvláda
Navzdory těmto úspěchům zůstávají výzvy. Kvantové počítače jsou stále náchylné k chybám a vyžadují následné zpracování ke zmírnění nepřesností. Srovnání s klasickými počítači je také obtížné, protože tradiční metody se stále rychle zdokonalují. Nový „sledovač kvantové převahy“ od IBM si klade za cíl poskytnout transparentní žebříček toho, kde kvantové počítače předčí klasické stroje.
Závěr
Minulý rok ukázal, že kvantové počítače již nejsou jen teoretickými nástroji, ale aktivními účastníky vědeckých objevů. Přes výhrady a aproximace je posun nepopiratelný: tyto stroje nyní umožňují průzkumy dříve nemožné, což znamená významný skok vpřed v naší schopnosti modelovat a chápat vesmír. Tempo pokroku naznačuje, že rok 2026 by mohl přinést ještě více kvantových překvapení.
