Mi az a kvantumszámítás, és hova vezethet minket?

kvantumszámítás

Az elmúlt hónapokban sok mindenről szó esett kvantumszámítás, egy új technológia, amelyet sok szakértő nem habozik besorolni a számítógépek jövőjévé, annak ellenére, hogy tévedéstől való félelem nélkül mondhatnánk, hogy még mindig gyerekcipőben jár, vagyis még sok időt kell szánnunk arra, hogy kutatás és fejlesztés, új prototípusok gyártása és laboratóriumi tesztek, amíg valóban nem tudjuk felhasználni más típusú környezetekben.

Ennek ellenére, bár még mindig sok a tennivaló, az igazság az, hogy sok csúcsminőségű technológiai vállalat próbálkozik felfedezni a legjobb indítási módot kihasznál mindarra, amit ma tudunk a kvantumszámításról. Részletként elmondja, hogy az ezen a területen tevékenykedő nagyvállalatok között megtaláljuk az IBM-t, a Microsoft-ot vagy a Google-t, az utóbbi pedig annak ellenére, hogy mennyire bonyolult ismerni e technológia jelenlegi teljesítményét, néhány hónappal ezelőtt jelentette be, hogy legújabb prototípus, a D-Wave 2X névre keresztelt, a 100-szor gyorsabb, mint egy hagyományos számítógép.

Mi az a kvantumszámítás?

A kvantumszámítás egy új technológia, amelyet úgy hívnak, mint mondtuk a számítástechnika jövője. Az első dolog, ami különösen szembetűnő, hogy miközben jelenleg az úgynevezett bitekkel dolgozunk, egy minimális információegységgel, amelynek csak két értéke lehet (nulla vagy egy) ebben az új és bonyolult technológiában, azon dolgozunk az úgynevezett qubit ahol nemcsak lehet nulla vagy egy, de az is lehetséges, hogy átfedés vagy kombináció van.

Hogy ezt egy kicsit jobban megmagyarázzuk, a fizikára kell támaszkodnunk, és konkrétan, amint egyes szakértők kifejtik, a az energia megőrzésének elve, amely biztosan úgy fog hangzani, mint te, és ez megmagyarázza, hogy egy elszigetelt rendszer energiája mindig konzervált. Amit ez az elv mond el példaként, az az, hogy ha képesek voltunk olyan rendszert kialakítani, amelybe csak egy poharat tudtunk tenni, akkor nincs benne súrlódás, és másodpercenként körülbelül 5 fordulattal forog, mert nincs külső hatás, mindig ugyanazon a sebességen forogna.

D-Wave chip

A példával folytatva képzelje el, hogy egy adott pillanatban poharunk kettéválik. Külső hatás még mindig nincs, ezért ezt a fordulási sebességet fenn kell tartani. Ily módon, ha a két üveg egyike továbbra is 5 fordulattal fordul másodpercenként, a másik nem foroghat, mivel a fordulatok a semmiből jelentek volna meg, ami a fizika szerint nem történhet meg. Alapvetően ez az elv azt mondja nekünk, hogy ha tudjuk az egyik üveg forgási sebességét, akkor automatikusan tudja, melyik a másik, mivel összefonódik.

Bár a példa talán nem túl jó, remélem, hogy megértette, segít abban, hogy tudjuk, annak ellenére, hogy egy kvbit állapota több is lehet, az az igazság, hogy az egyik állapotának ismerete segít megismerni a másik állapotátbármennyire is lehet.

Ez most egy kicsit bonyolultabbá válhat, mivel az általunk adott példában tudjuk, hogy az egyik szóban forgó hajónak van egy speciális forgási sebessége és iránya, ami a kvantumvilágban már nem egészen ilyen. ebben a világban két egységnek több egymásra helyezett sebessége és forgásiránya lehet, az történik, hogy a sebesség mérésének pillanatában rögzítjük az irányt.

A kvantumfizika még mindig sokkal bonyolultabbá válhat a állapot átfedés, de az az igazság, hogy a fizika szintem kissé korlátozott, bár azt gondolom, hogy annak ellenére, hogy fizikus vagy, találhatsz pontatlanságot, azt hiszem, hogy a koncepció egyértelmű volt, hogy folytassuk a kvantumszámítást.

Miután egy pillanatra foglalkoztunk a fizikai elmélettel, itt az ideje folytatni a kvantumszámítást és a qubit-et megérteni, hogy miért lehet ilyen hatékony ez a technológia. Képzeljük el, hogy kvitjeink vannak, amint azt már korábban megjegyeztük, pusztán az a tény, hogy például egy fordulat negyedét elfordítjuk, megváltoztatja annak függőleges és vízszintes forgását, ami azt eredményezi, hogy egy bemeneti művelettel két eredményt kapunk.

Ha még jobban bonyolítjuk a problémát egy új kvóta hozzáadásával az egyenlethez, akkor mindegyiknek több állapota van, saját függőleges és vízszintes oszcillációja, valamint a másik kvóta függőleges és vízszintes oszcillációja, most az egyiket elforgatva. negyed fordulat Négy paraméter módosul, ami azt jelenti, hogy egy bemeneti művelettel négy művelet hajtható végre.

Új műveletek hozzáadásával exponenciálisan növekedhet az egyetlen belépési művelettel végrehajtott műveletek szempontjából. Képzeljük el, hogy kapunk egy olyan rendszert, ahol n olyan qubitünk van, ahol n a véletlenszerűen kiválasztott szám, amint azt már korábban megjegyeztük. A qubit információkat tárol a függőleges és vízszintes oszcillációjáról, valamint a rendszer összes quitjéről, tehát egy olyan átalakítással, amelyhez eljuthatunk végezzen 2 emelési műveletet.

Kicsit félretéve ezt az elméletet és mindezt a gyakorlatban megvalósítva, képzelje el, hogy sikerül létrehoznia egy WPA2-PSK kulcsot a WiFi jeléhez, ezt a kulcsot teljesen véletlenszerűen, valós szavak és program nélkül hozták létre a világon szótár támadások végrehajtására képes tudja. Nyilvánvalóan és a szakértők szerint egy 10 karakteres jelszó használatával a hagyományos számítógép eltarthat sok éven át durva erőszakos támadásokat hajtott végre. Ha ez a számítógép a hagyományos berendezés helyett kvantumszámítást használ, több másodpercbe telik a megoldás megtalálásában.

Hová visz minket a kvantumszámítás?

Az igazság az, hogy jelenleg senki sem tudja, mit várhatnánk egy ilyen újszerű technológiától, még akkor is, talán a legjobb módja annak, hogy megértsük, hol tartunk ma, ha megpróbál beszélni minden olyan hírről, amelyet a nagy technológiai vállalatok kutatócsoportok fáradhatatlanul dolgoznak a kvantumszámítás fejlesztésén és fejlődésén mind hardveres, mind szoftveres szinten.

A legújabb munkák szerint, amelyeken Google valamilyen újdonságot kommentált, ezen a területen azt tapasztaljuk, hogy szó szerint azt remélik, hogy rövid távon a kvantumszámítás szempontjából a legtöbb kapacitással rendelkező társasággá válnak. Ez az a helyzet, hogy reményeik szerint 2017-ben elérhetik ezt az első lépést a lenyűgöző D-Wave fejlődésüknek köszönhetően, amely most kapott egy új hat qubit chip.

csip

Ha folytatjuk a Google-ból származó srácok legújabb kiadását, akkor azt tapasztaljuk, hogy ez csak az első lépés, mivel nyilvánvalóan sikerült egy új gyártási módszertant kidolgozniuk, amely lehetővé tenné számukra, vagy legalábbis John Martinis kifejezte, a Google vezetője a kvantumszámítással foglalkozó kutatócsoport sokkal gyorsabban fejlődik. Ez lehetővé teszi számukra, hogy manapság az új chipterveken dolgozzanak 30 és 50 qubit között van.

Másrészt a Google nem felejti el, hogy bármennyi hardveres energiát is elérhet, szüksége van egy szoftver ez megfelelhet a feladatnak, és tekintettel az ilyen típusú rendszerek specializálódására, jelenleg nem tudjuk biztosan, hogyan lehetne kifejleszteni egy olyan nyelvet, amely képes kihasználni a technológia minden sajátosságát, bár apránként szintén elért ezen a területen tegyen új lépéseket, amelyek különleges hatással lehetnek, és olyan témákban használhatók, mint a biztonság, a rejtjelezés vagy a mesterséges intelligencia.

A Google-t félretéve folytatnunk kell a beszélgetést IBM, egy olyan cég, amely talán nem szokott harcba szállni az elért eredményeivel, és úgy tűnik, hogy kissé „önmagában” megy, de meglehetősen figyelemre méltó előrelépést tesz például annak a gondolatnak köszönhetően, hogy mindenféle fejlesztőt szerezzen magában foglal. Pontosan az övé az ötlet hozzon létre egy telek ahol bármely felhasználó tesztelheti ötkbitos chipjét.

Tekintettel microsoft, néhány hónappal ezelőtt volt információnk arról, hogy még mindig a kvantumszámítás megértésének sajátos módszerein dolgoznak, és teljesen más úton fogadnak, mint amilyenre a riválisok ezen a különös versenyen, például a Google-nél vagy az IBM-nél jártak. A fő ötlet az volt, hogy működjön együtt a skálázható kvantumszámítás. Ennek az ötletnek a kidolgozásához a cég több neves kutatót is felfogadott az ún topológiai qubitek, egy olyan rendszer, amely a bárkinek nevezett részecskék összefonódásán alapul, amelyek a fizika szerint csak két dimenzióban léteznek.

Végül szeretném befejezni azt a látomást, amely benned van Intel, ahol közvetlenül fogadnak a szilícium tranzisztorok használatára ezen új technológia vagy az érdekes projekt mellett, amelyet a Bristoli Egyetem és az NTT Company Ebből sikerült egy fotonikus chipet kifejleszteni, amely a kvantumszámítás során a multitasking alapja lehet. Részletként mondd el, hogy a felelősök szerint az új chip használatának köszönhetően az egész évig tartó munkák csak néhány óra alatt végezhetők el, ami jelzi ezek összetettségének és különösen annak lenyűgöző ereje.

Annak ellenére, hogy a miniatürizálás, a folyamatoptimalizálás és más szempontok még mindig dolgoznak azon, hogy évről-évre elérjük a fejlődést és egyre erősebb számítógépeket kínálhassunk, az az igazság, hogy a jövő ezt a technológiát minden otthonba eljuttatja. Még várat magára, hogy a Google valóban sikerül-e egy 50 kvites chipet fejleszteni ez év végéig, bár el kell ismernünk, hogy ez a cégcsoport szakértők abban, hogy holnap elkészítsék azt, amit ma lehetetlennek tartunk.


Legyen Ön az első hozzászóló

Hagyja megjegyzését

E-mail címed nem kerül nyilvánosságra. Kötelező mezők vannak jelölve *

*

*

  1. Az adatokért felelős: Miguel Ángel Gatón
  2. Az adatok célja: A SPAM ellenőrzése, a megjegyzések kezelése.
  3. Legitimáció: Az Ön beleegyezése
  4. Az adatok közlése: Az adatokat csak jogi kötelezettség alapján továbbítjuk harmadik felekkel.
  5. Adattárolás: Az Occentus Networks (EU) által üzemeltetett adatbázis
  6. Jogok: Bármikor korlátozhatja, helyreállíthatja és törölheti adatait.