رقابت بر سر ساختن اولین کامپیوتر کوانتومی همانند رقابت برای ساختن اولین سلاح اتمی -٧٥ سال پیش‌ازاین- در حال شدت گرفتن است چراکه به‌احتمال‌زیاد خواهد توانست توازن قدرت در سیاست و تجارت را تغییر دهد.
از سال‌ها پیش، به لحاظ نظری، تولید کامپیوترهای کوانتومی امکان‌پذیر است، اما از نظر بسیاری از افراد این یک موضوع فانتزی در آینده قلمداد می‌شود، چیزی مثل سفر به سبک فیلم Interstellar در کرم‌چاله‌ها.
من اولین بار در دهه‌ی ١٩٩٠ درباره‌ی نیاز به چنین چیزی نوشتم. اما پیشرفت‌های غیرمنتظره بسیار سریع‌تر در حال وقوع هستند و دانشمندان عقیده دارند که تا ظهور کامپیوترهای کاملاً کاربردی و قابل‌برنامه‌ریزی ١٥ تا ٢٠ سال فاصله داریم.
این تکنولوژی ریزپردازنده‌ی لپ‌تاپ شمارا بسیار سطح بالا و کارآمد خواهد کرد.کامپیوترهای امروزی از تکنولوژی مبتنی بر سیلیکون تشکیل شده‌اند که مهندسان بیش از ٥ دهه به‌طور مداوم برای سریع‌تر و ارزان‌تر کردن آن تلاش کرده‌اند. اما حال به نقطه‌ای رسیده‌ایم که راهی برای بهبود بیشتر آن ها نمی‌توان یافت. کامپیوترهای کوانتومی یک جهش کوانتومی را معرفی خواهند کرد، طوری که انگار امروز از اسب و فردا از جت‌های جنگی برای رفت‌وآمد استفاده کنیم. این کامپیوترها میلیون‌ها بار قدرتمندتر از سوپرکامپیوترهای امروزی خواهند بود و توانایی حل مسائلی مانند پیش‌بینی کاملاً دقیق هوا یا مدل‌سازی مولکول‌های پروتئین برای تحقیقات پزشکی را که امروزه ممکن نیستند خواهند داشت.
به‌علاوه کامپیوترهای کوانتومی قادر به رمزگذاری به شیوه‌ای غیرقابل نفوذ خواهند بود و هرگونه سیستم امنیتی را به‌آسانی از کار خواهند انداخت. ما در حال ورود یک دوره از جنگ سایبری هستیم، بنابراین تصور کنید که اگر کشوری توانایی حمله به سیستم کامپیوتری کشوری دیگر را باقدرت دفاع کامل از دستگاه‌های خود داشته باشد چه اتفاقی خواهد افتاد. این اصلی‌ترین دلیلی است که کشورها برای تحقیقات در این حوزه در حال سرازیر کردن سرمایه هستند. انگلیس، چین، روسیه، استرالیا، هلند و سایر کشورها در حال مانور روی این تکنولوژی هستند. در امریکا سازمان CIA، آژانس امنیت ملی و پنتاگون همگی بر روی این تحقیقات سرمایه‌گذاری می‌کنند و آزمایشگاه ملی Los Alamos امریکا یکی از مورد توجه‌ترین آزمایشگاه‌های کامپیوترهای کوانتومی در جهان به حساب می‌آید.
دستیابی و تولید سلاح‌های اتمی توسط یک کشور امری بسیار خطرناک و بحث‌برانگیز است، حال اگر کشور دارای کامپیوترهای کوانتومی باشد خواهد توانست تمامی فعالیت‌های اتمی کشور دیگر را از کار بیندازد، چیزی شبیه به بازی سنگ-کاغذ-قیچی، سلاح‌های اتمی شاید همتای سنگ در جهان باشند، اما کامپیوترهای کوانتومی همتای کاغذ هستند که می‌توانند سنگ را شکست دهند.
بااین‌حال تحقیقات درزمینه‌ی کامپیوترهای کوانتومی مانند کار بر روی بمب‌های اتمی در Los Alamos طی جنگ جهانی دوم سری و محتاطانه نبوده است. بخشی از آن کار آکادمیک در دانشگاه‌ها، مثلاً در دانشگاه MIT است که یافته‌ها در مورد آن در قالب مقالات علمی منتشر می‌شوند. شرکت‌های تکنولوژی محور نیز بر روی این مسئله کار می‌کنند: IBM ،Google و Microsoft همگی بر روی این تحقیقات سرمایه‌گذاری کرده و در حال رقابت بر سر دستیابی به آن هستند. گوگل یک واحد تحقیقات هوش مصنوعی کوانتومی دارد که با دانشگاه کالیفرنیا در حال همکاری است و هدف آن توسعه‌ی ماشین کوانتومی است که توانایی یادگیری داشته باشد.
به‌علاوه یک استارت‌آپ کانادایی بانام D-Wave Systems توسط مدیر اجرایی آمازون Jeff Bezos و CIA سرمایه‌گذاری شده است. شرکتی بسیار سری و بحث‌برانگیز که در حال توسعه یک ماشین هیبریدی است که به نظر یک کامپیوتر سیلیکونی با نیروی توربوی کوانتومی است. تاکنون چیزی درباره‌ی اینکه چگونه این تکنولوژی پدیدار خواهد شد، یا اینکه آیا کشورهای خاصی به آن دسترسی خواهند داشت یا در سرتاسر جهان مانند کامپیوترهای معمولی پراکنده خواهد شد گفته نشده است.
Jerry Chow دانشمند محاسبات کوانتومی IBM می‌گوید:
گرچه یک ترکیب سالم از همکاری و رقابت به وجود آمده است اما رقابت در حال پیشی گرفتن است.
به خاطر داشته باشید که این تکنولوژی بسیار سخت و بسیار مرموز است. محاسبات در یک کامپیوتر کوانتومی توسط اسپین (چرخش) اتم‌های خاص که qubit نامیده می‌شوند انجام می‌گیرند که بر مشخصات پیچیده‌ی فیزیک کوانتوم مانند جهان‌های موازی استوارند. محاسبات کوانتومی بسیار سریع هستند چراکه تمامی جواب‌های ممکن را در یک‌زمان محاسبه می‌کنند. Vern Brownell مدیر اجرایی D-wave چنین تشبیهی از محاسبات کوانتومی دارد: تصور کنید قرار است یک X نوشته‌شده در یک صفحه بین ٣٧ میلیون کتاب در یک کتابخانه را پیدا کنید. در حال حاضر یک کامپیوتر معمولی هر صفحه را با سرعت زیادی در طی یک فرآیند سریالی نگاه خواهد کرد، اما یک کامپیوتر کوانتومی خواهد توانست تمام صفحات را همزمان نگاه کند. همانند اینکه انجام این کار را بین بیلیون‌ها جهان موازی تقسیم کرده باشد. سپس جواب را یافته و به جهان ما برگردد تا X موردنظر را به ما نمایش دهد.
دانشمندان توانسته‌اند تعداد اندکی qubit را در آزمایشگاه برای محاسبات به کار برند بااین‌وجود ما هنوز هم از یک ماشین کوانتومی کامل که قابل‌برنامه‌ریزی و پایدار باشد به دور هستیم. در ٢٩ آوریل ٢٠١٥ IBM چیزی را منتشر کرد که از آن با عنوان یک پیشرفت قابل‌توجه یاد می‌کند، راهی برای کشف و اندازه‌گیری ٢ نوع از خطاهای کوانتومی که به آن‌ها bit-flip و phase-flip گفته می‌شود. شاید این برای بسیاری از ما مبهم باشد اما این به دانشمندان برای حل یک مشکل عجیب و آزاردهنده بسیار کمک خواهد کرد:
بررسی qubit برای گرفتن جوابی که پیدا کرده است می‌تواند موجب تغییر جواب شود. بنابراین نیاز به مکانیزمی هست که بتوان متوجه شد که آیا جوابی که گرفته‌شده درست است یا نه.
آزمایشگاه‌های مختلف اغلب بر سر بهترین راه درست کردن کامپیوترهای کوانتومی موافق نیستند و هنر برنامه‌نویسی qubit ها نیز به‌سختی ساختن ماشین کوانتمی برای اولین بار است. نرم‌افزارهای امروزی بر اساس الگوریتم‌هایی ساخته‌شده‌اند که خطی هستند، در هر زمان یک قدم و بهترین ریاضی‌دان‌ها هم هنوز مطمئن نیستند که چگونه می‌توانند الگوریتم‌هایی بنویسند که همه‌چیز را به‌طور همزمان محاسبه کنند. مثل این می‌ماند که با دستور پخت یک پای سیب مواجه شده‌اید که تمام مواد اولیه در یک ثانیه به‌طور همزمان داخل ماهیتابه باهم ترکیب می‌شوند.
باوجود سخت به نظر آمدن این موضوع دانشمندان اطمینان دارند که اولین کامپیوترهای کوانتومی در آستانه‌ی ظهور قرار دارند. بنابراین آماده شدن برای عصر کوانتوم در چند دهه‌ی آینده دور از ذهن نیست. اگر شما تاکنون نگران این بوده‌اید که هوش مصنوعی ممکن است شغلتان را از شما بگیرد، هوش مصنوعی کوانتومی بسیار وحشتناک‌تر به نظر می‌آید. در آینده نهه چندان دور ماشین گوگل شما که به‌طور خودکار رانندگی می‌کند احتمالاً از شما باهوش‌تر خواهد بود.
