Komputer kwantowy: co to jest, jak działa, ile kosztuje

Komputer kwantowy liczy na kubitach zamiast na bitach i w wybranych zadaniach może wyprzedzić najszybsze superkomputery, ale nie zastąpi laptopa. Przewagę ma na przykład przy symulowaniu cząsteczek, a zwykłych programów nie przyspieszy. IBM zapowiada odporny na błędy system Starling na 2029 rok, a Google komercyjnie użyteczne komputery nadprzewodzące przed końcem dekady. W Polsce pracują już cztery takie maszyny w dwóch ośrodkach: trzy w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym i jedna na Politechnice Wrocławskiej. Dla szyfrowania zagrożenie jest realne, ale rozłożone w czasie. Amerykański NIST od 13 sierpnia 2024 roku ma gotowe standardy kryptografii odpornej na komputery kwantowe.

Czym jest komputer kwantowy

Komputer kwantowy to maszyna, która przetwarza informację, korzystając z praw mechaniki kwantowej. Zamiast bitów, które zawsze mają wartość 0 albo 1, używa kubitów. Stan kubitu może być kombinacją obu wartości, a kubity mogą być ze sobą powiązane tak, jak zwykłe bity nie potrafią.

W praktyce to zupełnie inne narzędzie niż procesor w laptopie: taka maszyna nie otworzy szybciej przeglądarki i nie wyrenderuje filmu. Przewagę ma w problemach o konkretnej strukturze matematycznej: przy symulowaniu zachowania cząsteczek i materiałów oraz przy rozkładaniu dużych liczb na czynniki pierwsze. To drugie zadanie zagraża dzisiejszemu szyfrowaniu. Pozostałe zadania nadal lepiej i taniej robi zwykły komputer, którego budowę opisujemy w osobnym poradniku.

Pomysł ma ponad 40 lat. Richard Feynman w artykule “Simulating physics with computers”, opublikowanym w czerwcu 1982 roku, zauważył, że zjawiska kwantowe najlepiej symulowałaby maszyna, która sama działa według praw kwantowych. W 1994 roku Peter Shor pokazał algorytm, który na takiej maszynie rozkładałby duże liczby na czynniki w rozsądnym czasie. Algorytm Shora zainteresował obliczeniami kwantowymi kryptografów, bo na trudności rozkładu dużych liczb opiera się szyfrowanie RSA.

Na zdjęciu wyróżniającym: wnętrze kriostatu prototypu 50-kubitowego komputera kwantowego IBM na targach CES 2018. Fot. Lars Ploughman, Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 2.0.

Bit a kubit: czym się różnią

Bit to najmniejsza porcja informacji w zwykłym komputerze i zawsze ma jedną z dwóch wartości, 0 albo 1. Więcej o zapisie zer i jedynek piszemy w tekście o systemie binarnym i innych systemach liczbowych.

Kubit, czyli bit kwantowy, przed pomiarem może być w stanie, który łączy 0 i 1 z określonymi wagami. Fizycy nazywają je amplitudami. Przy pomiarze kubit zawsze daje jednak zwykły wynik, 0 albo 1. Amplitudy decydują tylko o tym, z jakim prawdopodobieństwem wypadnie każda z wartości.

Popularne zdanie “kubit jest jednocześnie zerem i jedynką” jest więc uproszczeniem, które łatwo prowadzi na manowce. Z kubitu nie da się odczytać dwóch wyników naraz. Po pomiarze zostaje jeden.

Jak działa komputer kwantowy: superpozycja, splątanie i interferencja

Obliczenia kwantowe opierają się na trzech zjawiskach. Każde z nich ma swoje popularne uproszczenie, które warto od razu skorygować.

Superpozycja

Superpozycja to stan, w którym kubit łączy wartości 0 i 1 z określonymi amplitudami. Opis układu n kubitów wymaga 2^n amplitud, czyli przy 50 kubitach ponad biliard liczb. Stąd bierze się trudność symulowania takich układów na zwykłych komputerach.

Zastrzeżenie: z tego nie wynika, że maszyna “liczy wszystkie możliwości naraz” i wybiera najlepszą. Przy pomiarze dostajesz jeden wynik, a nie listę wszystkich.

Splątanie

Splątanie to powiązanie kubitów, w którym stanu całości nie da się opisać jako zestawu niezależnych stanów pojedynczych kubitów. Wyniki pomiarów splątanych kubitów są ze sobą skorelowane w sposób niemożliwy dla zwykłych bitów.

Zastrzeżenie: splątanie nie pozwala przesyłać informacji szybciej niż światło. Jest zasobem, który algorytmy kwantowe zużywają w obliczeniach.

Interferencja

Interferencja to sumowanie się amplitud, podobne do nakładania fal na wodzie. Fale mogą się wzmacniać albo wygaszać. Algorytm kwantowy jest ułożony tak, żeby amplitudy złych odpowiedzi się wygaszały, a dobrej wzmacniały. Wtedy pomiar z dużym prawdopodobieństwem daje właściwy wynik.

Zastrzeżenie: dla większości problemów nikt nie zna algorytmu, który ustawia interferencję lepiej niż najlepsze metody klasyczne. Dlatego lista zadań, w których maszyny kwantowe mają przewagę, jest krótka.

Pierwsza Misja AI · Kodożercy

AI zmienia rynek pracy. Zacznij rozumieć, o co chodzi.

Kurs Pierwsza Misja AI to najkrótszy kurs, po którym naprawdę rozumiesz AI, a na koniec możesz to pokazać certyfikatem. Fabuła w konwencji science fiction i gamifikacja sprawiają, że nie nudzisz się ani minuty.

Dołącz do kursantów →

Dlaczego komputery kwantowe tak trudno zbudować

Takie maszyny trudno zbudować, bo kubity tracą swój stan przy najmniejszym kontakcie z otoczeniem. Zjawisko nazywa się dekoherencją. Google w ogłoszeniu chipu Willow opisuje to wprost: kubity szybko wymieniają informację z otoczeniem, a im więcej kubitów, tym zwykle więcej błędów.

Stąd chłodzenie. Kubity nadprzewodzące pracują w temperaturach bliskich zera bezwzględnego. IBM w sierpniu 2026 roku podał, że jego nowe moduły kriogeniczne schodzą poniżej 15 milikelwinów. Wrocławska Odra 5 pracuje w 21,5 milikelwina. Złota konstrukcja ze zdjęcia wyróżniającego to właśnie wnętrze takiej chłodziarki. Kolejne piętra są coraz zimniejsze, a chip z kubitami wisi na samym dole. Nie każda technologia tego wymaga. Komputer na uwięzionych jonach w Poznaniu działa w temperaturze pokojowej.

Drugi problem to błędy. Dlatego producenci odróżniają kubit fizyczny od logicznego. Kubit fizyczny to element sprzętu. Kubit logiczny to jeden kubit informacji zapisany w wielu kubitach fizycznych, tak żeby błędy dało się wykrywać i poprawiać. IBM opisuje kod, w którym 12 kubitów logicznych wymaga 288 fizycznych. Dlatego sama liczba kubitów w komunikacie prasowym mówi niewiele, jeśli nie wiadomo, ile z nich da się wykorzystać do obliczeń z korekcją błędów.

Co potrafią komputery kwantowe w 2026 roku

W 2026 roku komputery kwantowe wykonują wybrane testy znacznie szybciej niż najlepsze znane metody klasyczne. Wciąż są to jednak głównie eksperymenty naukowe, a nie zastosowania komercyjne. Najważniejsze ogłoszenia producentów:

Rekord “10^25 lat” warto czytać ostrożnie. Sam Google przyznaje, że test losowych obwodów, w którym go ustanowiono, nie ma znanych praktycznych zastosowań. Bardziej znaczący jest wynik z października 2025 roku. Quantum Echoes da się sprawdzić na innej maszynie tej klasy, a według Google prowadzi do pomiaru struktury cząsteczek.

Daty z planów producentów to deklaracje. Google w marcu 2026 roku napisał, że jest coraz bardziej pewny komercyjnie użytecznych komputerów nadprzewodzących przed końcem dekady. Do tego czasu ta technologia pozostaje narzędziem laboratoriów, uczelni i działów badawczych dużych firm.

Komputer kwantowy w Polsce: Poznań i Wrocław

W Polsce działają cztery komputery kwantowe w dwóch ośrodkach: trzy w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym (PCSS) i jeden na Politechnice Wrocławskiej. Wykorzystują trzy technologie: fotony, uwięzione jony i obwody nadprzewodzące.

Poznań, PCSS. Według strony PCSS o technologiach kwantowych w lutym 2022 roku powstał tu Polski Węzeł Obliczeń Kwantowych w sieci IBM Quantum. W 2023 roku centrum zainstalowało dwa fotoniczne komputery ORCA PT-1, w których nośnikiem informacji są pojedyncze fotony. 23 czerwca 2025 roku EuroHPC zainaugurowało w PCSS komputer PIAST-Q. To pierwszy komputer kwantowy tego europejskiego programu i pierwsza jego infrastruktura w Polsce.

PIAST-Q dostarczyła austriacka firma AQT. Działa na uwięzionych jonach, ma 20 fizycznych kubitów połączonych każdy z każdym i mieści się w dwóch szafach serwerowych. Pracuje w temperaturze pokojowej i zużywa mniej niż 2 kW. PCSS zapowiadał udostępnienie go użytkownikom z Europy najpóźniej do końca 2025 roku, głównie do badań nad optymalizacją, chemią i uczeniem maszynowym.

Wrocław, Politechnika Wrocławska. W maju 2025 roku uczelnia uruchomiła komputer Odra 5. To model IQM Spark z pięcioma kubitami nadprzewodzącymi, ważący półtorej tony. Według uczelni to pierwszy taki komputer w Polsce i Europie Środkowo-Wschodniej. Maszyna pracuje ze środowiskiem Qiskit w Pythonie. Uczelnia dostała też dostęp do większych komputerów IQM w Finlandii, z 20 i ponad 50 kubitami.

Pięć kubitów nie wystarczy do przełomowych obliczeń. Do nauki programowania kwantowego i ćwiczeń dla studentów to jednak dużo, a polscy naukowcy nie muszą już zamawiać czasu wyłącznie za granicą.

Ile kosztuje komputer kwantowy i jak z niego skorzystać

Komputera kwantowego nie kupuje się do domu ani do biura. Pełny zakup to wydatek rzędu milionów euro: PIAST-Q kosztował 12,28 mln euro, z czego połowę sfinansowało EuroHPC, a połowę polskie ministerstwa. Każdy może za to skorzystać z prawdziwego komputera kwantowego przez chmurę. Ceny poniżej sprawdziliśmy 10 października 2026 roku.

Na Amazon Braket zadanie to obwód kwantowy uruchamiany wiele razy, bo wynik pojedynczego pomiaru jest losowy. AWS podaje przykład: 10 000 powtórzeń na komputerze Rigetti kosztuje 4,55 USD. Zadanie z ograniczaniem wpływu błędów na komputerze IonQ, wymagające co najmniej 2500 powtórzeń, kosztuje już 200,30 USD.

Na start wystarczy darmowy symulator i plan Open IBM. Programy pisze się w Pythonie, najczęściej w bibliotece Qiskit. Zanim zapłacisz za minutę pracy prawdziwego sprzętu, warto przejść podstawy. Kubity i bramki kwantowe są rozwinięciem klasycznych bramek logicznych, więc to dobry punkt wyjścia.

Czy komputer kwantowy złamie szyfrowanie

Duża maszyna kwantowa złamałaby szyfrowanie z kluczem publicznym, na którym opiera się dziś bezpieczeństwo internetu: RSA i kryptografię krzywych eliptycznych. Algorytm Shora rozkłada duże liczby na czynniki i liczy logarytmy dyskretne. Na trudności właśnie tych dwóch zadań opierają się RSA i krzywe eliptyczne. Taki komputer jeszcze nie istnieje.

Craig Gidney z Google oszacował w maju 2025 roku, ile sprzętu potrzeba do złamania 2048-bitowego klucza RSA. Według niego w mniej niż tydzień zrobiłby to komputer z mniej niż milionem zaszumionych kubitów. W 2019 roku ten sam autor szacował 20 milionów. IBM planuje połączyć co najmniej 1000 kubitów w jeden komputer dopiero w 2027 roku, więc do takiej skali jest jeszcze daleko. W ciągu sześciu lat szacunek spadł jednak dwudziestokrotnie.

Twierdzenie, że maszyna kwantowa złamie każde szyfrowanie, jest nieprawdziwe. Szyfrowanie symetryczne, takie jak AES, jest dużo odporniejsze. NIST w swoich wyjaśnieniach ocenia, że kwantowy algorytm Grovera najpewniej nie da atakującemu praktycznej przewagi.

Odpowiedzią są nowe algorytmy. 13 sierpnia 2024 roku NIST opublikował trzy standardy: FIPS 203 (ML-KEM) do wymiany kluczy oraz FIPS 204 (ML-DSA) i FIPS 205 (SLH-DSA) do podpisów cyfrowych. Google w marcu 2026 roku wyznaczył sobie 2029 rok jako termin przejścia na kryptografię postkwantową.

Pośpiech wynika z ataku “przechwyć teraz, odszyfruj później”. Ktoś może dziś zapisać zaszyfrowany ruch i odczytać go za kilka lat. Szerzej piszemy o tym w tekście o Q-Day i kryptografii postkwantowej w bankach. Polski test szyfrowania kwantowego w światłowodzie opisaliśmy przy okazji projektu Exatela.

Najczęstsze pytania

Czy obliczenia kwantowe są szybsze niż na zwykłym komputerze?

Tylko w wybranych zadaniach, takich jak symulacja układów kwantowych czy rozkład liczb na czynniki. W codziennych programach, grach i pracy biurowej zwykły komputer jest szybszy, tańszy i nie wymaga chłodzenia do ułamków stopnia nad zerem bezwzględnym.

Ile kubitów mają największe komputery kwantowe?

To zależy od technologii. Google w ogłoszeniu z marca 2026 roku pisze o układach atomów neutralnych liczących około 10 tys. kubitów, a jego chip nadprzewodzący Willow ma 105 kubitów. Liczba kubitów nie mówi jednak, jak dobra jest maszyna. Ważniejsze są poziom błędów i liczba kubitów logicznych, które da się z nich zbudować.

Czy można kupić maszynę kwantową?

Instytucje kupują takie maszyny za miliony euro. Całkowity koszt zakupu PIAST-Q dla PCSS wyniósł 12,28 mln euro, po połowie z EuroHPC i polskich ministerstw. Osoba prywatna korzysta z komputerów kwantowych przez chmurę, na przykład w darmowym planie IBM Quantum z 10 minutami pracy miesięcznie.

Kiedy powstaną użyteczne komputery kwantowe?

IBM planuje system Starling, odporny na błędy, na 2029 rok. Google pisze o komercyjnie użytecznych maszynach przed końcem dekady. To deklaracje producentów, a nie gwarancje, ale obie firmy od kilku lat dowożą kolejne kroki swoich planów.

Podsumowanie

Komputer kwantowy liczy na kubitach. Superpozycja, splątanie i interferencja dają mu przewagę w wąskiej grupie zadań: przy symulowaniu cząsteczek i materiałów oraz przy rozkładaniu liczb na czynniki. Nie liczy wszystkich możliwości naraz i nie zastąpi zwykłego komputera. Największą przeszkodą są błędy, dlatego producenci zamieniają setki kubitów fizycznych w kilka logicznych. IBM obiecuje odporny na błędy system Starling w 2029 roku, a Google użyteczne maszyny przed końcem dekady. W Polsce działają cztery komputery kwantowe: dwa fotoniczne ORCA PT-1 i jonowy PIAST-Q w PCSS w Poznaniu oraz nadprzewodząca Odra 5 we Wrocławiu. Skorzystać z komputera kwantowego można przez chmurę, w IBM Quantum nawet za darmo. Dla szyfrowania rozwiązaniem są standardy NIST z 2024 roku, FIPS 203, 204 i 205.

Mateusz Wojdalski

Specjalista SEO i content marketingu w Devstock. Zajmuję się strategią treści, automatyzacją procesów marketingowych i wdrożeniami AI w codziennej pracy. Badam nowe narzędzia, adaptuję je do realnych zadań i piszę o tym, co faktycznie działa.