Per pastaruosius mėnesius apie daug ką buvo pasakyta Kvantinė kompiuterija, nauja technologija, kurią daugelis ekspertų nedvejodami priskiria kompiuterių ateičiai, nepaisant to, kad nebijodami klysti galėtume pasakyti, kad ji vis dar tik kūdikystės stadijoje, tai yra, vis tiek turime skirti daug laiko tyrimams ir plėtrai, naujų prototipų gamybai ir laboratoriniams bandymams, kol tikrai galėsime juos panaudoti kitų tipų aplinkose.
Nepaisant to, nors dar reikia daug nuveikti, tiesa ta, kad yra daugybė aukščiausio lygio technologijų kompanijų, kurios bando atrasti geriausią būdą pradėti pasinaudoti viską, ką šiandien žinome apie kvantinį skaičiavimą. Išsamiai pasakykite, kad tarp didelių kompanijų, dirbančių šioje srityje, randame IBM, „Microsoft“ ar „Google“, pastarosios ir, nepaisant to, kaip sudėtinga žinoti dabartinį šios technologijos našumą, vos prieš kelis mėnesius paskelbė, kad naujausia prototipas, pavadintas „D-Wave 2X“, buvo a 100 kartų greičiau nei įprastas kompiuteris.
Kas yra kvantinis skaičiavimas?
Kvantinis skaičiavimas yra nauja technologija, kuri, kaip sakėme, vadinama skaičiavimo ateitis. Pirmas dalykas, kuris jame ypač stebina, yra tai, kad šiuo metu dirbdami su vadinamaisiais bitais - minimaliu informacijos vienetu, kuris šioje naujoje ir sudėtingoje technologijoje gali turėti tik dvi reikšmes (nulį arba vieną), mes dirbame taip vadinamas kubitai kur ne tik gali būti nulis ar vienas, bet taip pat gali būti, kad yra abiejų sutapimas arba jų derinys.
Norėdami tai paaiškinti šiek tiek geriau, turime remtis fizika ir konkrečiai, kaip paaiškina kai kurie ekspertai, energijos taupymo principas, kuris tikrai skambės kaip jūs ir tai paaiškina, kad izoliuotos sistemos energija visada yra išsaugota. Šis principas mums sako, pavyzdžiui, kad jei mes sugebėtume sukurti sistemą, kurioje galėtume įdėti tik vieną stiklą, joje nėra trinties ir ji sukasi maždaug 5 apsisukimais per sekundę, nes nėra išorinė įtaka, ji visada suktųsi tuo pačiu greičiu.
Tęsdami pavyzdį, įsivaizduokite, kad tam tikru momentu mūsų taurė yra padalinta į dvi dalis. Išorinės įtakos vis dar nėra, todėl šis posūkio greitis turėtų būti išlaikytas. Tokiu būdu, jei vienas iš dviejų stiklų ir toliau sukasi 5 apsisukimais per sekundę, kitas negali būti sukamas, nes posūkiai būtų atsiradę iš niekur, ko fizika sako negalinti atsitikti. Iš esmės šis principas mums sako, kad jei žinome vieno iš akinių sukimosi greitį, jūs automatiškai žinosite, kuris yra kitas, nes jis yra susipynęs.
Nors galbūt pavyzdys nėra labai geras, tikiuosi, jūs jį supratote, jis padeda mums žinoti, kad, nepaisant to, kad kubitų būsenos gali būti kelios, tiesa yra ta, kad vieno būsenos žinojimas padeda tiksliai žinoti kito būseną, kad ir kaip būtų.
Dabar tai gali tapti šiek tiek sudėtingesnė, nes pateiktame pavyzdyje žinome, kad vienas iš minėtų indų turi konkretų sukimosi greitį ir kryptį, o tai kvantiniame pasaulyje jau nebe taip. du vienetai šiame pasaulyje gali turėti keletą uždėtų greičių ir sukimosi krypčių, atsitinka taip, kad greičio matavimo metu mes nustatome kryptį.
Kvantinė fizika vis dar gali būti daug sudėtingesnė būsenos sutapimas, bet tiesa ta, kad mano fizikos lygis yra šiek tiek ribotas, nors manau, kad, nepaisant to, kad jei esate fizikas, galite rasti netikslumų, manau, kad ši sąvoka buvo aiški tęsiant kvantinį skaičiavimą.
Akimirką nagrinėję fizikinę teoriją, laikas tęsti kvantinį skaičiavimą ir kubitus suprasti, kodėl ši technologija gali būti tokia galinga. Įsivaizduokite, kad mes turime kubitus, kaip jau minėjome anksčiau, vien dėl to, kad, pavyzdžiui, pasukus ketvirtį apsisukimo, pasikeistų jo vertikalus ir horizontalus sukimasis, o tai mums suteikia rezultatą, kad naudojant įvesties operaciją , gauname du rezultatus.
Jei dar labiau apsunkinsime problemą, pridedant naują lygtį prie lygties, turime tai, kad kiekviena iš jų turi keletą būsenų, savo vertikalųjį ir horizontalųjį virpesius bei kitos kubito vertikaliuosius ir horizontaliuosius svyravimus, pasukdami vieną iš jų ketvirčio posūkis Pakeisti keturi parametrai, o tai reiškia, kad atlikus įvesties veiksmą, galima atlikti keturias operacijas.
Pridedant operacijai naujų kubitų, ji gali išaugti eksponentiškai, kalbant apie operacijas, kurios atliekamos atliekant tik vieną įvedimo veiksmą. Įsivaizduokime, kad gauname sistemą, kurioje turime n kubitą, kur n yra atsitiktinai pasirinktas skaičius, kaip jau komentavome anksčiau, kubitas saugo informaciją apie savo vertikalųjį ir horizontalųjį svyravimą, taip pat apie visus sistemos kubitus, taigi su pertvarka, į kurią galėtume atvykti atlikti 2 kėlimo operacijas.
Šiek tiek palikdami šią teoriją ir pritaikydami visa tai praktiškai, įsivaizduokite, kad jums pavyksta sukurti WPA2-PSK raktą savo „WiFi“ signalui. Šis raktas buvo sukurtas visiškai atsitiktinai, be jokių realių žodžių ir jokios programos, galinčios veikti žodynų atakos gali tai žinoti. Matyt ir, pasak ekspertų, naudojant 10 simbolių slaptažodį gali prireikti įprasto kompiuterio metų žiaurios jėgos išpuolių. Jei šis kompiuteris, užuot naudojęs įprastą įrangą, naudoja kvantinį skaičiavimą, tai užtruktų kelias sekundes ieškant sprendimo.
Kur mus veda kvantinis skaičiavimas?
Tiesa ta, kad šiuo metu niekas nežino, ko turėtume tikėtis iš tokios naujos technologijos, kad ir kaip būtų, turbūt geriausia suprasti, kur šiuo metu esame, pabandyti kalbėti apie visas naujienas, kurias turi didžiosios technologijų kompanijos pastaraisiais mėnesiais pristatytos mokslininkų komandos, nenuilstamai dirbančios kuriant ir plėtojant kvantinį skaičiavimą tiek techninės, tiek programinės įrangos lygiu.
Pagal naujausius darbus, apie kuriuos "Google" pakomentavo kažkokias naujoves, šioje srityje mes pastebime, kad jie tiesiogine to žodžio prasme tikisi tapti įmone, turinčia daugiausiai pajėgumų kvantinių skaičiavimų srityje per trumpą laiką. Tai yra tas atvejis, kai jie tikisi pasiekti šį pirmąjį žingsnį šiais 2017 metais dėl savo įspūdingos „D-Wave“ evoliucijos, kuri ką tik gavo naują šešių kubitų lustas.
Jei tęskime naujausią vaikinų iš „Google“ paskelbtą informaciją, pastebėsime, kad tai tik pirmas žingsnis, nes, matyt, jiems pavyko sukurti naują gamybos metodiką, kuri jiems leistų, arba bent jau John Martinis tai išreiškė. , „Google“ kvantinių skaičiavimų tyrimų grupės vadovas, vystosi daug greičiau. Tai leidžia jiems šiandien dirbti su naujais mikroschemų dizainais nuo 30 iki 50 kubitų.
Kita vertus, „Google“ nepamiršta, kad nepaisant to, kiek aparatūros galios galite gauti, jums reikia programinė įranga tai gali atitikti užduotį ir, turint omenyje tokio tipo sistemų specializaciją, šiuo metu mes tiksliai nežinome, kaip sukurti kalbą, galinčią pasinaudoti visais šios technologijos ypatumais, nors po truputį ji taip pat pasiekiama imtis naujų žingsnių šioje srityje, kurie gali turėti ypatingų padarinių ir naudoti tokiose temose kaip saugumas, kriptografija ar dirbtinis intelektas.
Palikdami „Google“ nuošalyje turime kalbėti toliau IBM, kompanija, kuri galbūt paprastai nesivelia į kovą su savo pažanga ir gali atrodyti šiek tiek „savo keliu“, tačiau kuri daro nepaprastą pažangą, pavyzdžiui, idėjos sulaukti visų rūšių kūrėjų dėka dalyvauja. Jo idėja yra būtent sukurti a vieta kur bet kuris vartotojas gali išbandyti savo penkių kubitų lustą.
Dėl "Microsoft", prieš kelis mėnesius mes turėjome informacijos, kad jie vis dar dirba savo savitą būdą suprasti kvantinį skaičiavimą, lažindamiesi visiškai kitu keliu, nei eina konkurentai šiose savotiškose varžybose, tokiose kaip „Google“ ar IBM. Pagrindinė mintis buvo dirbti su keičiamo dydžio kvantinis skaičiavimas. Siekdama išplėtoti šią idėją, įmonė pasamdė kelis žinomus tyrėjus, kurie sukūrė vadinamąjį topologiniai kubitai, sistema, pagrįsta dalelių, vadinamų bet kuriais, susipynimu, kurie pagal fiziką egzistuoja tik dviejose dimensijose.
Pagaliau norėčiau nutraukti jų turimą viziją "Intel", kur jie tiesiogiai lažinasi dėl silicio tranzistorių naudojimo ir šiai naujai technologijai ar įdomiam projektui, kurį kartu sukūrė ir įgyvendino Bristolio universitetas ir NTT kompanija Iš jų jiems pavyko sukurti fotoninę mikroschemą, kuri galėtų būti daugelio užduočių kvantiniame skaičiavime pagrindas. Išsamiai pasakykite, kad, pasak atsakingų asmenų, naudojant šią naują mikroschemą, darbai, kurie iki šiol užtruko ištisus metus, gali būti atliekami vos per kelias valandas, o tai rodo tos pačios sudėtingumo laipsnį. ypač jo nuostabi jėga.
Nepaisant to, kad vis dar dirbama su miniatiūrizavimu, procesų optimizavimu ir kitais aspektais, kad metai iš metų būtų pasiekta galimybė tobulėti ir pasiūlyti vis galingesnius kompiuterius, tiesa ta, kad ateityje šią technologiją pristatys visi namai. Belieka laukti, ar „Google“ iš tikrųjų pavyks sukurti 50 kubitų lustą iki šių metų pabaigos, nors turime pripažinti, kad šios klasės įmonės yra ekspertų rytoj paversti tai, kas, mūsų manymu, šiandien yra neįmanoma.