Квантните компјутери постепено се движат од теоретска идеја кон инженерска технологија со потенцијал да решава одредени проблеми што се премногу сложени за денешните суперкомпјутери. Сепак, тие нема да ги заменат класичните компјутери, туку најверојатно ќе се користат како специјализирани системи во истражувачки и индустриски центри.
За разлика од конвенционалните компјутери, кои работат со битови со вредност 0 или 1, квантните компјутери користат кубити. Кубитот може да се наоѓа во суперпозиција на двете состојби, што овозможува паралелно обработување на повеќе можности кај одредени типови задачи.
Најголеми придобивки се очекуваат во хемијата и материјалите. Симулирањето на молекули и хемиски реакции е исклучително сложено за класичните системи, но квантните компјутери би можеле значително да го забрзаат развојот на нови лекови, материјали и катализатори. Потенцијални примени постојат и во вештачката интелигенција, финансиските симулации и истражувањето на вештачка фотосинтеза.
Интересот за оваа технологија расте и поради зголемените потреби за пресметување. Напредокот на вештачката интелигенција, автономните возила и дигиталните услуги создава огромна побарувачка за процесорска моќ. Ако одредени задачи се извршуваат побрзо, можно е да се намали и енергијата потребна за долготрајни пресметки.
Еден од главните предизвици е бројот и квалитетот на кубитите. Квантните состојби се чувствителни на топлински и електромагнетен шум, па повеќето системи мора да работат на температури блиски до апсолутната нула, односно околу минус 273,15 степени Целзиусови. Истовремено, зголемувањето на бројот на кубити бара повеќе контролни врски, кои можат да внесат топлина во криогената средина.
Истражувачката група на професорот Такуџи Мики од Универзитетот во Кobe работи на силициумски спински кубити. Бидејќи силициумот е широко користен во полупроводничката индустрија, овој пристап може да овозможи погуста интеграција на кубити на еден чип. Еден од клучните предизвици е и развојот на контролни кола што функционираат на екстремно ниски температури и трошат многу малку енергија.
Квантните пресметки сè уште се подложни на грешки. За нивно коригирање ќе бидат потребни голем број физички кубити, а истражувачите проценуваат дека практичен квантен компјутер би можел да бара околу еден милион кубити. За споредба, системот развиен од RIKEN и Fujitsu имал 256 суперпроводнички кубити. Во следната деценија се очекуваат системи со илјадници, а можеби и десетици илјади кубити.
Според проценката на Мики, квантните компјутери со практична вредност би можеле да се појават меѓу 2035 и 2040 година, иако развојот може да се забрза. Сè уште не е јасно кој тип кубити ќе стане доминантен: можно е различни технологии да коегзистираат, зависно од конкретната примена.
Квантната технологија ќе има и значајни безбедносни последици. Алгоритмите што се очекува да работат на доволно моќни квантни компјутери би можеле да разложуваат големи броеви многу поефикасно, што може да загрози дел од денешните системи за шифрирање. Затоа паралелно се развиваат постквантна криптографија и квантна дистрибуција на клучеви.
Најверојатното сценарио е квантните компјутери да бидат сместени во специјализирани центри за податоци и да им бидат достапни на повеќе корисници преку мрежа. Класичните компјутери ќе останат неопходни за секојдневните задачи, додека квантните системи ќе се користат таму каде што нивните специфични способности можат да донесат вистинска предност.
