През последните месеци се говори много квантови изчисления, нова технология, която много експерти не се колебаят да класифицират като бъдещето на компютрите, въпреки факта, че бихме могли да кажем, без да се страхуваме да не сгрешим, че тя все още е в зародиш, тоест все още трябва да отделим много време за изследвания и разработки, производство на нови прототипи и лабораторни тестове, докато наистина можем да се възползваме от тях в други видове среди.
Въпреки това, въпреки че има още много работа за вършене, истината е, че има много първокласни технологични компании, които се опитват да открият най-добрия начин да започнат възползвам се към всичко, което знаем за квантовите изчисления днес. Като детайл ви казвам, че сред големите компании, които работят в тази област, откриваме IBM, Microsoft или Google, последния и въпреки колко сложно е да се знае текущото представяне на тази технология, обяви само преди няколко месеца, че нейната най-нова прототип, наречен D-Wave 2X, беше 100 пъти по-бързо от конвенционален компютър.
Какво е квантово изчисление?
Квантовите изчисления са нова технология, която се нарича, както казахме, да бъде бъдещето на изчисленията. Първото нещо, което е особено поразително при него е, че докато в момента работим с така наречените битове, минимална единица информация, която може да има само две стойности (нула или една) в тази нова и сложна технология, ние работим по така нареченият qubits където не само може да има нула или единица, но също така е възможно да има припокриване или комбинация от двете.
За да обясним това малко по-добре, трябва да се позовем на физиката и по-специално, както обясняват някои експерти, на принцип на запазване на енергията, което със сигурност ще звучи като вас и това обяснява, че енергията на изолирана система винаги е запазена. Това, което този принцип ни казва, като пример, е, че ако успяхме да създадем система, в която бихме могли да поставим само една чаша, в нея няма триене и тя се върти с около 5 оборота в секунда, тъй като няма външно въздействие, то винаги ще се върти със същата скорост.
Продължавайки с примера, представете си, че в даден момент нашата чаша е разделена на две. Все още няма външно влияние, така че тази скорост на завиване трябва да се поддържа. По този начин, ако едното от двете стъкла продължава да се върти с 5 оборота в секунда, другото не може да се върти, тъй като завоите биха се появили от нищото, нещо, което според физиката не може да се случи. По принцип този принцип ни казва, че ако знаем скоростта на въртене на едно от стъклата, вие автоматично ще разберете кое е другото, тъй като е преплетено.
Въпреки че може би примерът не е твърде добър, надявам се, че сте го разбрали, той ни помага да знаем, че макар състоянията на кубитите да са няколко, истината е, че Познаването на състоянието на един ни помага да знаем точно състоянието на друго, колкото и далеч да е.
Сега това може да стане малко по-сложно, тъй като в примера, който дадохме, знаем, че един от въпросните кораби има специфична скорост и посока на въртене, нещо, което в квантовия свят вече не е съвсем така. две единици в този свят могат да имат няколко насложени скорости и посоки на въртене, случва се, че в момента на измерване на скоростта ние фиксираме посоката.
Квантовата физика все още може да стане много по-сложна с припокриване на държавата, но истината е, че нивото на физиката ми е малко ограничено, въпреки че мисля, че въпреки факта, че ако сте физик, можете да откриете известна неточност, мисля, че концепцията е ясна да продължа с квантовите изчисления.
След като се справим за момент с физическата теория, е време да продължим с квантовите изчисления и qubits до разберете защо тази технология може да бъде толкова мощна. Представете си, че имаме кубити, както споменахме по-рано, самият факт на, например, завъртане на една четвърт оборот би довел до модифициране на неговото вертикално и хоризонтално въртене, което в резултат ни дава, че с операция на въвеждане , получаваме два резултата.
Ако усложним проблема още малко, като добавим нов кубит към уравнението, имаме, че всяко от тях има няколко състояния, свои собствени вертикални и хоризонтални трептения и вертикални и хоризонтални трептения на другия кубит, сега, като завъртим едно от тях четвърт оборот Четири параметъра са модифицирани, което означава, че с входно действие могат да бъдат извършени четири операции.
Чрез добавяне на нови кубити към операцията, тя може да расте експоненциално по отношение на операции, които се извършват само с едно действие за въвеждане. Представете си, че получаваме система, в която имаме n кубита, където n е числото, което сте избрали на случаен принцип, както вече коментирахме, кубитът съхранява информация за неговото вертикално и хоризонтално трептене, както и за всички кубити на системата, така че с трансформация, до която бихме могли да стигнем изпълнете 2 операции с повдигане.
Като оставим цялата тази теория настрана и приложим всичко това на практика, представете си, че сте успели да създадете WPA2-PSK ключ за вашия WiFi сигнал, този ключ е генериран напълно произволно, без никакви реални думи и нито една програма в света, способна да изпълнява речникови атаки могат да го знаят. Очевидно и според експерти, като се използва 10-символна парола, може да отнеме конвенционален компютър години атаки на груба сила. Ако този компютър, вместо да е конвенционално оборудване, използва квантови изчисления, ще отнеме няколко секунди в намирането на решението.
Къде ни води квантовото изчисление?
Истината е, че в момента никой не знае какво трябва да очакваме от една толкова нова технология като тази, дори и така, може би най-добрият начин да разберем къде сме днес е да се опитаме да говорим за всички новини, които големите технологични компании имат представени през последните месеци.екипи от изследователи, работещи неуморно върху развитието и еволюцията на квантовите изчисления както на хардуерно, така и на софтуерно ниво.
Според последните произведения, върху които Google коментира някаква новост, в тази област откриваме, че те буквално се надяват да се превърнат в компанията с най-голям капацитет по отношение на квантовите изчисления в краткосрочен план. Такъв е случаят, че те се надяват да достигнат тази първа стъпка през 2017 г. благодарение на еволюцията на тяхната впечатляваща D-Wave, която току-що получи нова шест кубитов чип.
Ако продължим с най-новото, публикувано от момчетата от Google, ще открием, че това е само първа стъпка, тъй като очевидно те са успели да разработят нова производствена методология, която да им позволи, или поне Джон Мартинис е изразил това. , ръководител на изследователската група на Google за квантовите изчисления, се развиват много по-бързо. Това им позволява да работят днес по нови дизайни на чипове на между 30 и 50 кубита.
От друга страна, Google не забравя, че без значение колко хардуерна мощност можете да получите, имате нужда от софтуер това може да отговаря на задачите и, като се има предвид специализацията на този тип системи, в момента не знаем със сигурност как да разработим език, способен да се възползва от всички особености на тази технология, въпреки че, малко по малко, тя също се постига предприемане на нови стъпки в тази област, които могат да имат специални последици и използвани в теми като сигурност, криптография или изкуствен интелект.
Ако оставим Google настрана, трябва да продължим да говорим IBM, компания, която може би обикновено не влиза в битка със своя напредък и която може да изглежда малко „по техния път“, но която прави доста забележителен напредък благодарение, например, на идеята да привлече всякакви разработчици участващи. Неговата е именно идеята на създайте a място където всеки потребител може да изпробва своя пет кубитов чип.
Относно Microsoft, преди няколко месеца имахме информация, че те все още работят по техния особен начин за разбиране на квантовите изчисления, залагайки на съвсем различен път от този, поет от съперници в тази особена раса като Google или IBM. Основната идея беше да се работи с мащабируемо квантово изчисление. За да развие тази идея, компанията е наела няколко известни изследователи, които да разработят т.нар топологични кубити, система, която се основава на преплитането на частици, наречени аниони, които според физиката съществуват само в две измерения.
Най-накрая бих искал да прекратя визията, която имат Intel, където директно залагат на използването на силициеви транзистори и за тази нова технология или интересния проект, който е разработен и осъществен съвместно от Университет в Бристол и компания NTT От което те са успели да разработят фотонен чип, който може да бъде основата за многозадачност в квантовите изчисления. Като детайл ви казвам, че според отговорните, благодарение на използването на този нов чип, работни места, които досега са отнемали цяла година, могат да бъдат изпълнени само за няколко часа, нещо, което показва степента на сложност на същия и особено неговата впечатляваща сила.
Въпреки факта, че по миниатюризацията, оптимизацията на процесите и други аспекти все още се работи, за да се постигне, година след година, да могат да се развиват и да предлагат все по-мощни компютри, истината е, че бъдещето е да внесем тази технология във всички домове. Остава да видим дали Google наистина ще успее да разработи 50-кубитов чип до края на тази година, въпреки че трябва да признаем, че този клас компании са експерти, които правят утре това, което смятаме за невъзможно днес.