Pēdējo mēnešu laikā ir daudz runāts kvantu skaitļošana, jauna tehnoloģija, kuru daudzi eksperti nevilcinoties klasificē kā datoru nākotni, neskatoties uz to, ka mēs, nebaidoties kļūdīties, varētu teikt, ka tā joprojām ir tikai sākuma stadijā, tas ir, mums joprojām ir jāvelta daudz laika pētniecībai un attīstībai, jaunu prototipu ražošanai un laboratorijas testiem, līdz mēs tos patiešām varam izmantot cita veida vidēs.
Neskatoties uz to, lai gan vēl ir daudz darāmā, patiesība ir tāda, ka ir daudzi augstākā līmeņa tehnoloģiju uzņēmumi, kas cenšas atklāt labāko veidu, kā sākt izmantot visam, ko mēs šodien zinām par kvantu skaitļošanu. Kā detaļu, pastāstiet, ka starp lielajiem uzņēmumiem, kas darbojas šajā jomā, mēs atrodam IBM, Microsoft vai Google, pēdējie un, neskatoties uz to, cik sarežģīti ir zināt šīs tehnoloģijas pašreizējo veiktspēju, tikai pirms dažiem mēnešiem paziņoja, ka tās jaunākā prototips, nodēvēts par D-Wave 2X, tas bija a 100 reizes ātrāk nekā parastais dators.
Kas ir kvantu skaitļošana?
Kvantu skaitļošana ir jauna tehnoloģija, kuru, kā mēs teicām, sauc par skaitļošanas nākotne. Pirmā lieta, kas tajā ir īpaši pārsteidzoša, ir tā, ka, strādājot ar tā sauktajiem bitiem, minimālo informācijas vienību, kurai šajā jaunajā un sarežģītajā tehnoloģijā var būt tikai divas vērtības (nulle vai viena), mēs strādājam tā saukto kbīti kur var būt ne tikai nulle vai viens, bet ir arī iespējams, ka pastāv pārklāšanās vai abu kombinācija.
Lai to mazliet labāk izskaidrotu, mums jābalstās uz fiziku un, kā skaidro daži eksperti, īpaši enerģijas saglabāšanas princips, kas noteikti izklausīsies pēc jums un kas izskaidro, ka izolētas sistēmas enerģija vienmēr tiek saglabāta. Šis princips mums, piemēram, saka, ka, ja mēs spētu izstrādāt sistēmu, kurā mēs varētu ievietot tikai vienu glāzi, tajā nav berzes, un tā griežas ar aptuveni 5 apgriezieniem sekundē, jo nav ārēja ietekme, tā vienmēr grieztos ar tādu pašu ātrumu.
Turpinot ar piemēru, iedomājieties, ka noteiktā brīdī mūsu glāze ir sadalīta divās daļās. Ārējās ietekmes joprojām nav, tāpēc šis pagrieziena ātrums būtu jāsaglabā. Tādā veidā, ja viens no diviem stikliem turpina griezties ar 5 apgriezieniem sekundē, otrs nevar griezties, jo pagriezieni būtu parādījušies no nekurienes, kaut kas, pēc fizikas teiktā, nevar notikt. Būtībā šis princips mums saka, ka, ja mēs zinām viena no brillēm rotācijas ātrumu, jūs automātiski zināt, kas ir otrs, jo tas ir savstarpēji saistīts.
Lai gan, iespējams, piemērs nav ļoti labs, es ceru, ka jūs to esat sapratis, tas mums palīdz uzzināt, ka, neskatoties uz to, ka kvītu stāvokļi var būt vairāki, patiesība ir tāda, ka Viena stāvokļa zināšana palīdz mums precīzi zināt otra stāvokli, lai cik tas arī nebūtu.
Tagad tas var kļūt nedaudz sarežģītāks, jo mūsu sniegtajā piemērā mēs zinām, ka vienam no attiecīgajiem kuģiem ir īpašs rotācijas ātrums un virziens, kas kvantu pasaulē vairs nav gluži tāds. divām vienībām šajā pasaulē var būt vairāki uzlikti ātrumi un rotācijas virzieni, notiek tas, ka ātruma mērīšanas brīdī mēs fiksējam virzienu.
Kvantu fizika joprojām var kļūt daudz sarežģītāka ar stāvokļa pārklāšanās, bet patiesība ir tāda, ka mans fizikas līmenis ir nedaudz ierobežots, lai gan es domāju, ka, neskatoties uz to, ka, ja jūs esat fiziķis, jūs varat atrast kādu neprecizitāti, es domāju, ka jēdziens ir bijis skaidrs, lai turpinātu ar kvantu skaitļošanu.
Kad esam uz brīdi nodarbojušies ar fizikālo teoriju, ir pienācis laiks turpināt ar kvantu skaitļošanu un qubits to saprast, kāpēc šī tehnoloģija var būt tik spēcīga. Iedomājieties, ka mums ir kvīti, kā mēs jau minējām iepriekš, tikai tas, ka, piemēram, pagriežot vienu ceturtdaļu pagrieziena, mainītos tā vertikālā un horizontālā rotācija, kā rezultātā mums ar ievades darbību , mēs iegūstam divus rezultātus.
Ja mēs vēl nedaudz sarežģīsim problēmu, pievienojot vienādojumam jaunu kubitu, mums ir tas, ka katram no tiem ir vairāki stāvokļi, savs vertikālais un horizontālais svārstības un otra kubita vertikālā un horizontālā svārstība, pagriežot vienu no tiem ceturtdaļas pagrieziens Tiek modificēti četri parametri, kas nozīmē, ka ar ievades darbību var veikt četras darbības.
Pievienojot operācijai jaunus kubus, tā var pieaugt eksponenciāli attiecībā uz operācijām, kas tiek veiktas tikai ar vienu ievadīšanas darbību. Iedomājieties, ka mēs iegūstam sistēmu, kurā mums ir n kubi, kur n ir skaitlis, kuru izvēlaties nejauši, kā mēs jau iepriekš komentējām, kubs saglabā informāciju par tās vertikālo un horizontālo svārstību, kā arī par visiem sistēmas kubitiem, tāpēc ar transformāciju, kurā mēs varētu nonākt veic 2 operācijas ar pacelšanu.
Nedaudz atstājot visu šo teoriju malā un to visu pielietojot praksē, iedomājieties, ka jums izdodas izveidot WPA2-PSK atslēgu savam WiFi signālam. Šī atslēga ir ģenerēta pilnīgi nejauši, bez reāliem vārdiem un nevienas programmas, kas būtu spējīga darboties vārdnīcu uzbrukumi to var zināt. Acīmredzot un pēc ekspertu domām, izmantojot parasto rakstzīmju paroli, var paiet parasts dators daudzus gadus veicot brutālu spēku uzbrukumus. Ja šis dators, nevis parasts aprīkojums, izmanto kvantu skaitļošanu, tas prasītu vairākas sekundes risinājuma atrašanā.
Kur mūs ved kvantu skaitļošana?
Patiesība ir tāda, ka šobrīd neviens nezina, ko mums vajadzētu sagaidīt no tik jaunas tehnoloģijas kā šī, pat ja iespējams, labākais veids, kā saprast, kur mēs atrodamies šodien, ir mēģināt runāt par visām ziņām, kuras ir lielajām tehnoloģiju kompānijām pētnieku grupas, kas nenogurstoši strādā pie kvantu skaitļošanas izstrādes un attīstības gan aparatūras, gan programmatūras līmenī.
Saskaņā ar jaunākajiem darbiem, par kuriem google ir komentējis kaut kādu jaunumu, šajā jomā mēs atklājam, ka viņi burtiski cer īstermiņā kļūt par uzņēmumu ar vislielāko jaudu kvantu skaitļošanas ziņā. Tas ir gadījums, kad viņi cer sasniegt šo pirmo soli 2017. gadā, pateicoties viņu iespaidīgā D-Wave attīstībai, kas tikko saņēmusi jaunu sešu kubitu mikroshēma.
Ja turpinām ar jaunāko puišu no Google publicēto, mēs atklājam, ka tas ir tikai pirmais solis, jo acīmredzot viņiem ir izdevies izstrādāt jaunu ražošanas metodiku, kas viņiem ļautu, vai vismaz tā ir izteicies Džons Martinis, kvantu skaitļošanas pētījumu grupa attīstās daudz ātrāk. Tas ļauj viņiem šodien strādāt pie jauniem mikroshēmu dizainiem no 30 līdz 50 kubitiem.
No otras puses, Google neaizmirst, ka neatkarīgi no tā, cik lielu aparatūras jaudu jūs varat iegūt, jums ir nepieciešams programmatūra tas var būt līdz līmenim, un, ņemot vērā šāda veida sistēmu specializāciju, mēs šobrīd nezinām, kā attīstīt valodu, kas spēj izmantot visas šīs tehnoloģijas īpatnības, lai gan pamazām ņem vērā jauni soļi šajā jomā, kuriem var būt īpaša ietekme un kurus var izmantot tādās tēmās kā drošība, kriptogrāfija vai mākslīgais intelekts.
Atstājot Google malā, mums jāturpina runāt IBM, uzņēmums, kurš, iespējams, parasti nedodas cīņā ar saviem sasniegumiem un, iespējams, šķiet, ka iet mazliet "savā ceļā", bet kas ir diezgan ievērojams progress, piemēram, pateicoties idejai iegūt visu veidu izstrādātājus iesaistīti. Viņa ir tieši ideja izveidot a vietā kur jebkurš lietotājs var pārbaudīt savu piecu kvotu mikroshēmu.
Attiecībā uz microsoft, pirms dažiem mēnešiem mums bija informācija, ka viņi joprojām strādā pie sava savdabīgā kvantu skaitļošanas izpratnes veida, derot uz pilnīgi atšķirīga ceļa, nevis to, ko izvēlējušies konkurenti šajā savdabīgajā sacensībā, piemēram, Google vai IBM. Galvenā ideja bija strādāt ar mērogojama kvantu skaitļošana. Lai attīstītu šo ideju, uzņēmums bija algojis vairākus slavenu pētniekus, kas izstrādāja tā sauktos topoloģiskie kubi, sistēma, kuras pamatā ir to daļiņu, ko dēvē par jebkuriem, pīšana, kas saskaņā ar fiziku pastāv tikai divās dimensijās.
Beidzot es gribētu izbeigt viņu redzējumu Intel, kur viņi tieši der par silīcija tranzistoru izmantošanu arī šai jaunajai tehnoloģijai vai interesantajam projektam, kuru kopīgi izstrādājusi un īstenojusi Bristoles universitāte un NTT uzņēmums No kuras viņiem ir izdevies izstrādāt fotonisko mikroshēmu, kas varētu būt par pamatu daudzuzdevumu veikšanai kvantu skaitļošanā. Kā detaļu, pastāstiet, ka saskaņā ar atbildīgajiem, pateicoties šīs jaunās mikroshēmas izmantošanai, darbus, kas līdz šim bija nepieciešami veselu gadu, var izpildīt tikai dažās stundās, kas norāda uz to pašu sarežģītības pakāpi. it īpaši tās lieliskais spēks.
Neskatoties uz to, ka pie miniaturizācijas, procesu optimizācijas un citiem aspektiem joprojām tiek strādāts, lai gadu no gada sasniegtu spēju attīstīties un piedāvāt arvien jaudīgākus datorus, patiesība ir tāda, ka nākotne ir šīs tehnoloģijas ieviešana visās mājās. Atliek gaidīt, vai Google patiešām izdodas līdz šī gada beigām izstrādāt 50-qubit mikroshēmu, lai gan mums jāatzīst, ka šī uzņēmumu klase eksperti, lai rīt padarītu realitāti to, ko mēs šodien uzskatām par neiespējamu.