Rádi bychom vás přivítali u základního seriálu o kvantových počítačích, sítí a jiných kvantových technologií. Cílem seriálu nebude detailní vysvětlování a představování matematické a fyzikální podstaty diskutovaných kvantových technologií, ale spíše si základní principy představíme jen zlehka a to za účelem, aby si čtenář uvědomil, že mnohé principy nemají analogické připodobnění v našem klasickém světě.

Naopak, cílem seriálu bude spíše představit možnosti a aplikace těchto technologií, jaký je současný stav a případně, jak již funguje kvantové podnikání ve světě.

Tento seriál bude mít následující oblasti:

• kvantové počítače
• kvantové sítě a kryptografie
• kvantové technologie pro zobrazování a měření

Trocha historie

Pokud mluvíme o současných kvantových technologií, jako jsou kvantové počítače, sítě nebo kvantové měřící systémy, tak mluvíme o tzv. druhé kvantové revoluci. Ta je charakteristická tím, že technologie v této druhé vlně kvantové revoluce jsou postaveny na kvantových stavech jednotlivých kvantových objektů. Kvantovým objektem může být atom, foton, elektron, iont či jiné kvantové kvazičástice.

Takže si lze domyslet, že před tím asi byla první kvantová revoluce. Ale ještě před tím se podívejme na úplné začátky kvantové fyziky. Počátek kvantové fyziky lze hledat na přelomu 19. a 20. století. Byl to čas, kdy klasická fyzika dokázala vysvětlit téměř vše až na pár jednotlivých problémů, např. záření černého tělesa. Avšak řešení těchto pár problémů otevřelo dveře ke zcela nové oblasti fyziky, která má zcela jiné charakteristické vlastnosti. Předně jde o nedeterministickou fyziku, tj. pracujeme s pravděpodobnostmi, že se něco stane, nebo nějaká častice se někde vyskytuje s určitou pravděpodobností. Pro porovnání, klasická – Newtonovská fyzika je deterministická, tj. když budeme znát všechny rovnice, všechny proměnné a budeme mít k dispozici obrovský výpočetní výkon, můžeme předpovědět s jistotou co se v budoucnu stane.

Připomeňme, že u zrodu kvantové fyziky stála tak velká jména jako je Planck, Einstein, Bohr, Schrödinger, de Broglie, Heisenberg a mnozí další, kteří objevili základní zákonitosti a vytvořili základní matematický popis.

Na základě existujícího popisu chování mikrosvěta se pak začalo přicházet s prvními aplikacemi. Jednou z nejznámějších je atomová bomba, ale ještě důležitější objevy byly např. polovodičový transistor, laser a i většina zobrazovacích metod v nemocnicích např. rentgen, CT, PET a další využívají principů kvantové fyziky. O těchto prvních aplikacích mluvíme jako o první kvantové revoluci. Využíváme zde kvantových principů, ale používáme k tomu obrovský počet kvantových objektů, elektrony v tranzistoru, fotony v rentgenu apod.

Ve druhé kvantové revoluci se díváme na jednotlivé objekty, kde například dvě možné polarizace fotonu může hrát roli kvantového bitu, nebo kde jemný pohyb elektronu může detekovat velice slabé magnetické pole atd. A pravě kombinace jiných divných zákonitostí chování kvantových objektů nám dává jiné, nové možnosti pro výpočet nebo super jemných měření.