Τους τελευταίους μήνες, έχουν ειπωθεί πολλά κβαντική υπολογιστική, μια νέα τεχνολογία την οποία πολλοί ειδικοί δεν διστάζουν να χαρακτηρίσουν ως το μέλλον των υπολογιστών, παρά το γεγονός ότι θα μπορούσαμε να πούμε χωρίς φόβο να κάνουμε λάθος ότι εξακολουθεί να είναι στα σπάργανα, δηλαδή, πρέπει ακόμη να αφιερώσουμε πολύ χρόνο στην έρευνα και ανάπτυξη, κατασκευή νέων πρωτοτύπων και εργαστηριακών δοκιμών μέχρι να μπορέσουμε πραγματικά να το χρησιμοποιήσουμε σε άλλους τύπους περιβάλλοντος.
Παρ 'όλα αυτά, παρόλο που πρέπει να γίνουν πολλές δουλειές, η αλήθεια είναι ότι υπάρχουν πολλές κορυφαίες εταιρείες τεχνολογίας που προσπαθούν να ανακαλύψουν τον καλύτερο τρόπο για να ξεκινήσουν εκμεταλλεύομαι σε ό, τι γνωρίζουμε σήμερα για την κβαντική πληροφορική. Για λεπτομέρειες, πείτε σας ότι μεταξύ των μεγάλων εταιρειών που δραστηριοποιούνται σε αυτόν τον τομέα βρίσκουμε την IBM, τη Microsoft ή την Google, την τελευταία και παρά το πόσο περίπλοκη είναι να γνωρίζουμε την τρέχουσα απόδοση αυτής της τεχνολογίας, ανακοίνωσε πριν από λίγους μήνες ότι η τελευταία της πρωτότυπο, που ονομάστηκε D-Wave 2X, ήταν ένα 100 φορές πιο γρήγορα από έναν συμβατικό υπολογιστή.
Τι είναι η κβαντική υπολογιστική;
Η κβαντική υπολογιστική είναι μια νέα τεχνολογία που καλείται, όπως είπαμε, να είναι η μέλλον των υπολογιστών. Το πρώτο πράγμα που είναι ιδιαίτερα εντυπωσιακό είναι ότι, ενώ επί του παρόντος εργαζόμαστε με τα λεγόμενα bits, μια ελάχιστη μονάδα πληροφοριών που μπορεί να έχει μόνο δύο τιμές (μηδέν ή μία) σε αυτήν τη νέα και περίπλοκη τεχνολογία, εργαζόμαστε το λεγομενο qubits όπου όχι μόνο μπορεί να υπάρχει μηδέν ή ένα, αλλά είναι επίσης πιθανό να υπάρχει επικάλυψη ή συνδυασμός και των δύο.
Για να το εξηγήσουμε λίγο καλύτερα, πρέπει να βασιστούμε στη φυσική και συγκεκριμένα, όπως εξηγούν ορισμένοι ειδικοί, το αρχή της διατήρησης της ενέργειας, που σίγουρα θα ακούγεται σαν εσάς και αυτό εξηγεί ότι η ενέργεια ενός απομονωμένου συστήματος διατηρείται πάντα. Αυτό που μας λέει αυτή η αρχή, για παράδειγμα, είναι ότι εάν μπορούσαμε να σχεδιάσουμε ένα σύστημα όπου θα μπορούσαμε να βάλουμε μόνο ένα ποτήρι, δεν υπάρχει τριβή σε αυτό και περιστρέφεται με περίπου 5 στροφές ανά δευτερόλεπτο, επειδή δεν υπάρχει εξωτερική επιρροή, περιστρέφεται πάντα με την ίδια ταχύτητα.
Συνεχίζοντας το παράδειγμα, φανταστείτε ότι σε μια δεδομένη στιγμή, το ποτήρι μας χωρίζεται σε δύο. Δεν υπάρχει ακόμα εξωτερική επίδραση, επομένως αυτή η ταχύτητα στροφής πρέπει να διατηρηθεί. Με αυτόν τον τρόπο, εάν ένα από τα δύο γυαλιά συνεχίσει να περιστρέφεται με 5 στροφές ανά δευτερόλεπτο, το άλλο δεν μπορεί να περιστρέφεται καθώς οι στροφές θα εμφανίζονταν από το πουθενά, κάτι που η φυσική λέει ότι δεν μπορεί να συμβεί. Βασικά, αυτή η αρχή μας λέει ότι αν γνωρίζουμε την ταχύτητα περιστροφής ενός από τα γυαλιά, θα ξέρετε αυτόματα ποια είναι η άλλη αφού είναι συνυφασμένη.
Αν και ίσως το παράδειγμα δεν είναι πολύ καλό, ελπίζω να το έχετε καταλάβει, μας βοηθά να γνωρίζουμε ότι, παρά το γεγονός ότι οι καταστάσεις ενός qubits μπορεί να είναι πολλές, η αλήθεια είναι ότι Η γνώση της κατάστασης ενός ατόμου μας βοηθά να γνωρίζουμε ακριβώς την κατάσταση ενός άλλου, όσο κι αν είναι.
Τώρα, αυτό μπορεί να γίνει λίγο πιο περίπλοκο αφού, στο παράδειγμα που έχουμε δώσει, γνωρίζουμε ότι ένα από τα εν λόγω σκάφη έχει μια συγκεκριμένη ταχύτητα και κατεύθυνση περιστροφής, κάτι που στον κβαντικό κόσμο δεν συμβαίνει πια. δύο μονάδες σε αυτόν τον κόσμο μπορούν να έχουν αρκετές ταχύτητες και κατευθύνσεις περιστροφής, αυτό που συμβαίνει είναι ότι, τη στιγμή της μέτρησης της ταχύτητας, καθορίζουμε την κατεύθυνση.
Η κβαντική φυσική μπορεί ακόμα να γίνει πολύ πιο περίπλοκη με το επικάλυψη κράτους, αλλά η αλήθεια είναι ότι το επίπεδο φυσικής μου είναι λίγο περιορισμένο, αν και νομίζω ότι, παρά το γεγονός ότι εάν είστε φυσικός, μπορείτε να βρείτε κάποια ανακρίβεια, νομίζω ότι η ιδέα ήταν ξεκάθαρη για να συνεχιστεί ο κβαντικός υπολογισμός.
Μόλις ασχοληθούμε με τη φυσική θεωρία για μια στιγμή, είναι καιρός να συνεχίσουμε με τον κβαντικό υπολογισμό και το qubits καταλάβετε γιατί αυτή η τεχνολογία μπορεί να είναι τόσο ισχυρή. Φανταστείτε ότι έχουμε ένα qubits, όπως έχουμε αναφέρει προηγουμένως, το απλό γεγονός, για παράδειγμα, να γυρίσουμε το ένα τέταρτο της στροφής θα έκανε την κάθετη και οριζόντια περιστροφή του να τροποποιηθεί, κάτι που μας δίνει ως αποτέλεσμα ότι, με μια λειτουργία εισαγωγής , έχουμε δύο αποτελέσματα.
Εάν περιπλέξουμε το πρόβλημα λίγο περισσότερο προσθέτοντας ένα νέο qubit στην εξίσωση, έχουμε ότι κάθε ένα έχει πολλές καταστάσεις, τη δική του κάθετη και οριζόντια ταλάντωση και την κάθετη και οριζόντια ταλάντωση του άλλου qubit, τώρα, γυρίζοντας ένα από αυτά μια τέταρτη στροφή Τέσσερις παράμετροι τροποποιούνται, πράγμα που σημαίνει ότι, με μια ενέργεια εισαγωγής, μπορούν να εκτελεστούν τέσσερις λειτουργίες.
Προσθέτοντας νέα qubits στη λειτουργία, μπορεί να αναπτυχθεί εκθετικά όσον αφορά τις λειτουργίες που εκτελούνται με μία μόνο ενέργεια εισόδου. Φανταστείτε ότι έχουμε ένα σύστημα όπου έχουμε n qubits όπου n είναι ο αριθμός που επιλέγετε τυχαία, όπως έχουμε σχολιάσει προηγουμένως, ένα qubit αποθηκεύει πληροφορίες σχετικά με την κάθετη και οριζόντια ταλάντωσή του, καθώς και εκείνο όλων των qubits του συστήματος, έτσι με έναν μετασχηματισμό στον οποίο θα μπορούσαμε να φτάσουμε εκτελέστε 2 ανελκυστήρες.
Αφήνοντας όλη αυτή τη θεωρία στην άκρη και εφαρμόζοντας όλα αυτά, φανταστείτε ότι καταφέρνετε να δημιουργήσετε ένα κλειδί WPA2-PSK για το σήμα WiFi σας, αυτό το κλειδί δημιουργήθηκε εντελώς τυχαία χωρίς πραγματικές λέξεις και κανένα πρόγραμμα στον κόσμο ικανό να εκτελέσει λεξικές επιθέσεις μπορούν να το γνωρίζουν. Προφανώς και σύμφωνα με τους ειδικούς, χρησιμοποιώντας έναν κωδικό πρόσβασης 10 χαρακτήρων, μπορεί να χρειαστεί ένας συμβατικός υπολογιστής πολλά χρόνια πραγματοποιώντας επιθέσεις ωμής βίας. Εάν αυτός ο υπολογιστής, αντί να είναι συμβατικός εξοπλισμός, χρησιμοποιεί κβαντικούς υπολογιστές, θα χρειαστούν αρκετά δευτερόλεπτα στην εξεύρεση της λύσης.
Πού μας οδηγεί ο κβαντικός υπολογιστής;
Η αλήθεια είναι ότι προς το παρόν κανείς δεν ξέρει τι πρέπει να περιμένουμε από μια τόσο καινοτόμο τεχνολογία, παρόλα αυτά, ίσως ο καλύτερος τρόπος να καταλάβουμε πού βρισκόμαστε σήμερα είναι να προσπαθήσουμε να μιλήσουμε για όλα τα νέα που έχουν οι μεγάλες εταιρείες τεχνολογίας παρουσιάστηκαν τους τελευταίους μήνες. ομάδες ερευνητών που εργάζονται ακούραστα για την ανάπτυξη και την εξέλιξη της κβαντικής πληροφορικής τόσο σε επίπεδο υλικού όσο και σε επίπεδο λογισμικού.
Σύμφωνα με τα τελευταία έργα στα οποία Google έχει σχολιάσει κάποιο είδος καινοτομίας, σε αυτόν τον τομέα διαπιστώνουμε ότι κυριολεκτικά ελπίζουν να γίνουν η εταιρεία με τη μεγαλύτερη ικανότητα από την άποψη της κβαντικής πληροφορικής βραχυπρόθεσμα. Αυτή είναι η περίπτωση που ελπίζουν να φτάσουν σε αυτό το πρώτο βήμα φέτος το 2017 χάρη στην εξέλιξη του εντυπωσιακού τους D-Wave, το οποίο μόλις έλαβε ένα νέο τσιπ έξι qubit.
Αν συνεχίσουμε με τα τελευταία δημοσιεύματα από τα παιδιά της Google, διαπιστώνουμε ότι αυτό είναι μόνο ένα πρώτο βήμα αφού, προφανώς, κατάφεραν να αναπτύξουν μια νέα κατασκευαστική μεθοδολογία που θα τους επέτρεπε, ή τουλάχιστον ο John Martinis έχει εκφράσει αυτόν τον τρόπο. , επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας της Google για την κβαντική πληροφορική, εξελίσσεται πολύ πιο γρήγορα. Αυτό τους επιτρέπει να εργάζονται σήμερα σε νέα σχέδια chip μεταξύ 30 και 50 qubit.
Από την άλλη πλευρά, η Google δεν ξεχνά ότι, ανεξάρτητα από το πόση δύναμη υλικού μπορείτε να πάρετε, χρειάζεστε ένα λογισμικό αυτό μπορεί να είναι μέχρι το καθήκον και, δεδομένης της εξειδίκευσης αυτού του τύπου συστήματος, προς το παρόν δεν γνωρίζουμε με βεβαιότητα πώς να αναπτύξουμε μια γλώσσα ικανή να εκμεταλλευτεί όλες τις ιδιαιτερότητες αυτής της τεχνολογίας, αν και, λίγο-πολύ, λάβετε νέα βήματα σε αυτόν τον τομέα που μπορούν να έχουν ειδικές επιπτώσεις και να χρησιμοποιηθούν σε θέματα όπως η ασφάλεια, η κρυπτογραφία ή η τεχνητή νοημοσύνη.
Αφήνοντας το Google στην άκρη πρέπει να συνεχίσουμε να μιλάμε IBM, μια εταιρεία που ίσως δεν πηγαίνει συνήθως σε μάχη με τις προόδους της και που φαίνεται να πηγαίνει λίγο «με τον δικό της τρόπο», αλλά που κάνουν αρκετά αξιοσημείωτες προόδους, χάρη, για παράδειγμα, στην ιδέα να αποκτήσουν όλα τα είδη προγραμματιστών εμπλεγμένος. Είναι ακριβώς η ιδέα του δημιουργήστε ένα τοποθεσία όπου οποιοσδήποτε χρήστης μπορεί να δοκιμάσει το τσιπ πέντε qubit.
Όσον αφορά Microsoft, πριν από λίγους μήνες είχαμε πληροφορίες ότι εξακολουθούσαν να εργάζονται για τον ιδιόμορφο τρόπο κατανόησης της κβαντικής πληροφορικής, στοιχηματίζοντας σε μια εντελώς διαφορετική πορεία από αυτήν που ακολουθούν οι αντίπαλοι σε αυτόν τον περίεργο αγώνα όπως η Google ή η IBM. Η κύρια ιδέα ήταν να συνεργαστεί με το επεκτάσιμη κβαντική πληροφορική. Για να αναπτύξει αυτήν την ιδέα, η εταιρεία είχε προσλάβει αρκετούς γνωστούς ερευνητές για να αναπτύξει το λεγόμενο τοπολογικά qubits, ένα σύστημα που βασίζεται στην αλληλοσύνδεση σωματιδίων που ονομάζονται οποιοσδήποτε, σύμφωνα με τη φυσική, υπάρχει μόνο σε δύο διαστάσεις.
Επιτέλους θα ήθελα να τελειώσω το όραμα που έχουν Intel, όπου στοιχηματίζουν άμεσα τη χρήση τρανζίστορ πυριτίου επίσης για αυτήν τη νέα τεχνολογία ή το ενδιαφέρον έργο που έχει αναπτυχθεί και υλοποιηθεί από κοινού από την Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ και NTT Company Από το οποίο κατάφεραν να αναπτύξουν ένα φωτονικό τσιπ που θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση για πολλαπλές εργασίες στον κβαντικό υπολογιστή. Για λεπτομέρειες, πείτε σας ότι, σύμφωνα με τους υπεύθυνους, χάρη στη χρήση αυτού του νέου τσιπ, οι εργασίες που μέχρι τώρα χρειάστηκαν ολόκληρο το χρόνο μπορούν να εκτελεστούν μέσα σε λίγες ώρες, κάτι που δείχνει τον βαθμό πολυπλοκότητας του ίδιου και ειδικά η εκπληκτική του δύναμη.
Παρά το γεγονός ότι η μικρογραφία, η βελτιστοποίηση διεργασιών και άλλες πτυχές εξακολουθούν να εργάζονται για να επιτύχουν, χρόνο με το χρόνο, να είναι σε θέση να εξελίσσονται και να προσφέρουν όλο και πιο ισχυρούς υπολογιστές, η αλήθεια είναι ότι το μέλλον είναι να φέρουμε αυτήν την τεχνολογία σε όλα τα σπίτια. Απομένει να δούμε αν η Google καταφέρνει πραγματικά να αναπτύξει ένα τσιπ 50-qubit μέχρι το τέλος του τρέχοντος έτους, αν και πρέπει να αναγνωρίσουμε ότι αυτή η κατηγορία εταιρειών είναι εμπειρογνώμονες στο να κάνουμε αύριο αυτό που πιστεύουμε ότι είναι αδύνατο σήμερα.