Elemi részecskék energiaszintjeit megmérni nem egyszerű feladat, a kvantummechanika alapelve ki is mondja, hogy vagy a helyét határozzuk meg, vagy az energiáját, de a kettő egyszerre nem megy. Ausztrál és amerikai tudósok most olyan kvantumszámítógépet építettek, ami a hidrogénatomok viselkedését olyan pontossággal tudja szimulálni, ami a hagyományos gépekkel elképzelhetetlen volt.
A Harvard és az ausztrál University of Queensland egyetem kutatói fontos mérföldkőhöz értek a kvantumszámítógépek építése és alkalmazása terén: sikerült egy kvantumszámítógéppel kiszámítaniuk hidrogénatomok pontos energiaszintjét. Ez egy olyan feladat, amihez a hagyományos számítógépek nem igazán jók. A klasszikus számítógépek nem skálázódnak jól, ha bármi olyat akarunk modellezni velük, ami nagyobb és bonyolultabb öt atomnál, a számítási igény nagyon gyorsan nagyon magasra szökik – magyarázza a kutatás egyik vezetője, James Whitfield, a Harvard elméleti kémikusa. A kvantumszámítógéppel viszont az eddigi megközelítő becsléseknél sokkal pontosabb számításokat tudtak végezni a tudósok.
A hagyományos számítógép a kettes számrendszerre épül, egy bit értéke vagy egy, vagy nulla, és ebből a két állapotból épül fel minden bonyolult számítási feladat. A kvantumszámítógép azonban nem biteket, hanem qubiteket alkalmaz, amelyek egyszerre vehetnek fel egyes és nullás kvantumállapotot, és minden velük végzett művelet megtörténik párhuzamosan egyes és nullás értékkel is. A számítások végén az összes variációból fakadó eredményt megkapjuk, és elég csak ekkor közölni a rendszerrel, hogy milyen kiinduló számokhoz tartozó végeredmény érdekel bennünket.
Az atomok és molekulák energiaszintjének megállapítása a kvantummechanika egyik alapelve, a határozatlansági reláció miatt nehéz: ez az elv kimondja, hogy egy elemi részecskének nem mérhető meg egyszerre több jellemzője tetszőleges pontossággal. Tehát egy hidrogénmolekulának például nem ismerhetjük egyszerre a pontos helyét és energiaszintjét.
A kvantumszámítógép, amit az ausztrál fizikusok építettek meg, és az amerikai kémikusok programozták, vagyis adták a számítási algoritmusokat, sokkal hatékonyabb erre a feladatra, és a kutatók Nature tudományos szakfolyóiratban megjelent tanulmánya szerint új fejezetet nyithat a molekuláris fizika és kémia tudományában. Sőt, akár más területeket is átformálhat, például hagyományos eszközökkel feltörhetetlen titkosítással vértezheti fel az internetes adatfolyamokat.Vagy éppen fordítva, pillanatok alatt megfejthet olyan kódolásokat, amit eddig feltörhetetlennek hitt mindenki.
Kvantumszámítógép a techrovat gyurmalaborja, a PuttyLabs műhelyéből.