Během posledních měsíců se toho řeklo hodně kvantové výpočty, nová technologie, kterou mnozí odborníci neváhají klasifikovat jako budoucnost počítačů navzdory skutečnosti, že bychom mohli bez obav z mylnosti říci, že je stále v plenkách, to znamená, že stále musíme věnovat spoustu času výzkum a vývoj, výroba nových prototypů a laboratorní testy, dokud je nebudeme moci skutečně využívat v jiných typech prostředí.
Navzdory tomu, i když je před námi ještě mnoho práce, pravdou je, že existuje mnoho špičkových technologických společností, které se snaží objevit nejlepší způsob, jak začít využít výhodu ke všemu, co dnes víme o kvantových výpočtech. Jako detail vám řeknu, že mezi velkými společnostmi, které v této oblasti pracují, najdeme IBM, Microsoft nebo Google, přičemž tato společnost a přes to, jak komplikované je znát aktuální výkon této technologie, oznámila před několika měsíci, že její nejnovější prototyp, přezdívaný D-Wave 2X, to byl 100krát rychlejší než běžný počítač.
Co je kvantové počítání?
Kvantová práce na počítači je nová technologie, která se nazývá, jak jsme již řekli budoucnost výpočetní techniky. První věc, která je obzvláště pozoruhodná, je to, že při současné práci s takzvanými bity, minimální jednotkou informací, která může mít v této nové a komplikované technologii pouze dvě hodnoty (nula nebo jedna), pracujeme na takzvaný qubits kde nejenže může být nula nebo jedna, ale je také možné, že existuje překrytí nebo kombinace obou.
Abychom to vysvětlili trochu lépe, musíme čerpat z fyziky a konkrétně, jak vysvětlují někteří odborníci, z princip zachování energie, což bude určitě znít jako vy, a to vysvětluje, že energie izolovaného systému je vždy zachována. Tento princip nám jako příklad říká, že kdybychom byli schopni navrhnout systém, do kterého bychom mohli umístit pouze jednu sklenici, nebylo by v ní tření a točí se asi 5 otáček za sekundu, protože neexistuje žádná vnější vliv, vždy by se točilo stejnou rychlostí.
Pokračováním příkladu si představte, že v daném okamžiku je naše sklo rozděleno na dvě části. Stále neexistuje žádný vnější vliv, proto by tato rychlost otáčení měla být zachována. Tímto způsobem, pokud se jedna ze dvou skel nadále otáčí rychlostí 5 otáček za sekundu, druhá se nemůže otáčet, protože otáčky by se objevily odnikud, něco, co říká fyzika, se nemůže stát. Tento princip nám v zásadě říká, že pokud budeme znát rychlost otáčení jednoho z brýlí, budete automaticky vědět, co je ten druhý, protože je propletený.
Ačkoli možná ten příklad není příliš dobrý, doufám, že jste ho pochopili, pomůže nám to vědět, že navzdory skutečnosti, že stavů qubits může být několik, pravdou je, že Znalost stavu jednoho nám pomáhá přesně poznat stav druhého, jakkoli to může být.
Nyní se to může trochu zkomplikovat, protože v příkladu, který jsme uvedli, víme, že jedna z dotyčných nádob má specifickou rychlost a směr otáčení, což v kvantovém světě už zcela neplatí. dvě jednotky na tomto světě mohou mít několik superponovaných rychlostí a směrů otáčení, co se stane, je, že v okamžiku měření rychlosti opravíme směr.
Kvantová fyzika se s tím může ještě mnohem komplikovat překrytí stavu, ale pravdou je, že moje úroveň fyziky je trochu omezená, i když si myslím, že navzdory skutečnosti, že pokud jste fyzik, můžete najít určité nepřesnosti, myslím, že koncept byl jasný, aby pokračoval v kvantových výpočtech.
Jakmile jsme se na chvíli zabývali fyzikální teorií, je čas pokračovat v kvantovém výpočtu a qubits to pochopit, proč může být tato technologie tak silná. Představte si, že máme qubits, jak jsme již zmínili, pouhá skutečnost, například otočení o čtvrtinu otáčky, by způsobilo změnu jeho vertikální a horizontální rotace, což nám ve výsledku dává, že se vstupní operací , dostaneme dva výsledky.
Pokud problém ještě trochu zkomplikujeme přidáním nového qubitu do rovnice, máme každý z nich několik stavů, vlastní vertikální a horizontální oscilaci a vertikální a horizontální oscilaci druhého qubitu, nyní otočením jednoho z nich čtvrt otáčky Upraveny jsou čtyři parametry, což znamená, že se vstupní akcí lze provádět čtyři operace.
Přidáním nových qubitů do operace může růst exponenciálně, pokud jde o operace, které se provádějí pouze s jednou vstupní akcí. Představte si, že dostaneme systém, kde máme n qubitů, kde n je číslo, které si vyberete náhodně, jak jsme již dříve komentovali, qubit ukládá informace o své vertikální a horizontální oscilaci i o všech qubitech systému, takže s transformace, ke které bychom mohli dospět proveďte 2 zvednutí a operace.
Ponecháme-li celou tuto teorii stranou a uvedeme vše do praxe, představte si, že se vám podaří vytvořit klíč WPA2-PSK pro váš signál WiFi, tento klíč byl vygenerován zcela náhodně bez jakýchkoli skutečných slov a bez programu na světě, který je schopen provádět slovní útoky to mohou vědět. Zjevně a podle odborníků může běžný počítač pomocí 10místného hesla trvat mnoho let útoky hrubou silou. Pokud tento počítač místo konvenčního vybavení využívá kvantové výpočty, trvalo by to několik sekund při hledání řešení.
Kam nás kvantové výpočty vedou?
Pravdou je, že v tuto chvíli nikdo neví, co bychom měli očekávat od tak nové technologie, jako je tato, i tak je asi nejlepší pochopit, kde se právě nacházíme, pokusit se mluvit o všech novinkách, které velké technologické společnosti mají představené v posledních měsících týmy výzkumníků neúnavně pracujících na vývoji a vývoji kvantové výpočetní techniky na hardwarové i softwarové úrovni.
Podle nejnovějších prací, na kterých Google komentoval nějakou novinku, v této oblasti zjistíme, že doslova doufají, že se v krátkodobém horizontu stanou společností s největší kapacitou, pokud jde o kvantové výpočty. Je tomu tak, že doufají, že tohoto letošního roku 2017 dosáhnou díky vývoji své impozantní D-Wave, která právě získala nový šestbitový čip.
Pokud budeme pokračovat v nejnovějším zveřejněném lidmi z Googlu, zjistíme, že je to jen první krok, protože se jim zjevně podařilo vyvinout novou výrobní metodiku, která by jim to umožnila, nebo to alespoň vyjádřil John Martinis. , vedoucí výzkumné skupiny Google pro kvantové výpočty, se vyvíjí mnohem rychleji. To jim umožňuje dnes pracovat na nových designech čipů mezi 30 a 50 qubits.
Na druhou stranu Google nezapomíná, že bez ohledu na to, kolik hardwarového výkonu můžete získat, potřebujete a software to může být až par a vzhledem ke specializaci tohoto typu systému v tuto chvíli nevíme s jistotou, jak vyvinout jazyk schopný využívat všechny zvláštnosti této technologie, i když, kousek po kousku, nové kroky v této oblasti, které mohou mít zvláštní dopady a které se používají v tématech, jako je bezpečnost, kryptografie nebo umělá inteligence.
Necháme-li Google stranou, musíme o tom mluvit IBM, společnost, která se svými pokroky obvykle nebojuje a která se může zdát trochu „vlastní cestou“, ale dosahuje pozoruhodných pokroků, například díky myšlence získat všechny druhy vývojářů zapojen. Jeho je právě myšlenka vytvořit místo kde každý uživatel může otestovat svůj pětbitový čip.
Týkající se MicrosoftPřed několika měsíci jsme měli informace, že stále pracují na svém zvláštním způsobu porozumění kvantovým výpočtům a sázejí na úplně jinou cestu, než jakou zvolili soupeři v této zvláštní rase, jako je Google nebo IBM. Hlavní myšlenkou bylo pracovat s škálovatelné kvantové výpočty. K rozvoji této myšlenky společnost najala několik renomovaných vědců, aby vyvinuli tzv topologické qubits, systém založený na prokládání částic zvaných anyones, které podle fyziky existují pouze ve dvou dimenzích.
Konečně bych chtěl ukončit vizi, ve které mají Intel, kde přímo vsadili na použití křemíkových tranzistorů také pro tuto novou technologii nebo pro zajímavý projekt, který byl vyvinut a realizován společně University of Bristol and NTT Company Z nichž se jim podařilo vyvinout fotonický čip, který by mohl být základem pro multitasking v kvantové práci na počítači. Jako detail vám řeknu, že podle odpovědných osob mohou být díky použití tohoto nového čipu práce, které dosud trvaly celý rok, provedeny během několika hodin, což naznačuje stupeň složitosti stejného a zejména jeho úžasná síla.
Navzdory skutečnosti, že se na miniaturizaci, optimalizaci procesů a dalších aspektech stále pracuje, abychom rok co rok dosáhli schopnosti vyvíjet se a nabízet stále výkonnější počítače, pravdou je, že budoucností je přinést tuto technologii do všech domácností. Uvidíme, zda se společnosti Google skutečně do konce tohoto roku podaří vyvinout 50kbitový čip, i když musíme uznat, že tato třída společností je odborníci na zítřejší realizaci toho, co si dnes myslíme, že je nemožné.