Tuleeko kvanttitietokoneesta todellisuutta?

Kvanttitietokoneet ovat herättäneet toivoa ja mielenkiintoa jo pari vuosikymmentä. Mutta onko niillä koskaan reaalista mahdollisuutta toteutua?

Ranskalainen teoreettinen fyysikko Mikhail Dyakonov kirjoittaa IEEE Spectrum verkkosivuilla vahvan epäilyksensä aiheesta.

Kvanttitietokoneen erikoisen toimintatavan vuoksi siinä tarvittavien varsinaisten käyttökubittien määrän olisi oltava 1000 - 100 000. Kun lisäksi tulee vaatimus virheenkorjauksesta näille jokaiselle, lopullinen lukumäärä nousee miljooniin.

Dyakonovin mukaan sellaisten jatkuvien parametrien lukumäärän, jotka kuvaavat käyttökelpoisen kvanttikoneen tilan jollakin hetkellä, on oltava vähintään 2^1000, toisin sanoen noin 10^300. Näin suuri luku ylittää havaittavan maailmankaikkeuden subatomisten hiukkasten määrän.

Dyakonovin mukaan on täysin mahdotonta kuvata virheiden hallintaa 10^300 jatkuvaan parametriin. Hänen mukaansa teoriassa näin voidaan tehdä mutta käytännön realiteetit eivät sitä mahdollista. Hän toteaa artikkelissaan, että alan kokeellinen tutkimus on hyödyllistä ja voi johtaa monimutkaisten kvanttijärjestelmien ymmärtämiseen, mutta epäilee sitä, että nämä ponnistelut koskaan johtavat käytännön kvanttitietokoneeseen.

Tällaisen tietokoneen pitäisi pystyä manipuloimaan - mikroskooppisella tasolla ja suunnattomalla tarkkuudella - fyysistä järjestelmää, jolle on tunnusomaista mielikuvituksellisen valtava joukko parametreja, joista jokainen voi ottaa jatkuvan arvovälin. Voisimmeko koskaan oppia hallitsemaan 10^300 jatkuvasti muuttuvaa parametria, jotka määrittelevät tällaisen järjestelmän kvanttitilan? Dyakonovin vastaus on ei koskaan.

On olemassa valtava ero niiden alkeellisten mutta vaikuttavien kokeiden välillä, jotka on tehty muutamilla kubiteilla ja äärimmäisen kehittyneillä kvantti-laskentateorioilla, joilla manipuloida tuhansia miljoonia kubitarvoja jonkin hyödyllisen laskemiseksi. Tätä aukkoa ei todennäköisesti kurota umpeen kovin pian.

Daykonov muistutti, mitä IBM:n fyysikko Rolf Landauer kehotti tutkijoita tekemään vuosikymmeniä sitten, kun ala lämpeni ensimmäistä kertaa. Hän kehotti kvantti-laskennan kannattajia sisällyttämään julkaisuihinsa vastuuvapauslausekkeen, jonka mukaan: "Tämä järjestelmä, kuten kaikki muut kvanttilaskennan järjestelmät, perustuu spekulatiiviseen tekniikkaan, ei nykyisessä muodossaan ota huomioon kaikkia mahdollisia kohinan lähteitä, epäluotettavuutta ja valmistusvirheitä ja ei luultavasti toimi."

Harvassa tutkimuksessa sellaista lienee näkynyt ja vielä vähemmän tutkijainstituutioiden julkaisemissa tiedotteissa. Ainoa kirjoittajan muistama sellaiseen viittaava tapaus liittyy Sydneyn yliopiston Michael Biercukin toivomus uudesta aineen olomuodosta, jota tehokkaan kvanttikoneen toteuttamiseksi tarvittaisiin.

Aiheesta aiemmin: Kvanttitietokoneiden kohinaa vähentäen