В последние месяцы много говорилось о computación cuántica, новая технология, которую многие эксперты без колебаний классифицируют как будущее компьютеров, несмотря на то, что можно было бы сказать, не опасаясь ошибиться, что она все еще находится в зачаточном состоянии, то есть нам все еще нужно посвятить много времени на исследования и разработки, производство новых прототипов и лабораторные испытания, пока мы не сможем по-настоящему использовать его в других типах сред.
Несмотря на это, хотя предстоит еще много работы, правда в том, что есть много первоклассных технологических компаний, которые пытаются найти лучший способ начать воспользоваться ко всему, что мы знаем сегодня о квантовых вычислениях. В качестве подробностей скажу вам, что среди крупных компаний, работающих в этой области, мы находим IBM, Microsoft или Google, последний, и, несмотря на то, насколько сложно узнать текущую производительность этой технологии, всего несколько месяцев назад объявил, что ее последняя версия прототип, получивший название D-Wave 2X, это был В 100 раз быстрее обычного компьютера.
Что такое квантовые вычисления?
Квантовые вычисления - это новая технология, которая, как мы уже сказали, будущее вычислений. Первое, что особенно бросается в глаза, это то, что, работая в настоящее время с так называемыми битами, минимальной единицей информации, которая может иметь только два значения (ноль или один) в этой новой и сложной технологии, мы работаем над так называемой кубиты где не только может быть ноль или единица, но также возможно совпадение или их комбинация.
Чтобы объяснить это немного лучше, мы должны использовать физику и, в частности, как объясняют некоторые эксперты, принцип сохранения энергии, который наверняка будет звучать как вы и объясняет, что энергия изолированной системы всегда сохраняется. Этот принцип говорит нам в качестве примера о том, что если бы мы смогли разработать систему, в которую можно было бы поместить только один стакан, в нем не было бы трения, и он вращался бы со скоростью около 5 оборотов в секунду, потому что нет внешнее воздействие, он всегда будет вращаться с одинаковой скоростью.
Продолжая пример, представьте, что в данный момент наш стакан делится на две части. Внешнее влияние по-прежнему отсутствует, поэтому эту скорость вращения следует поддерживать. Таким образом, если одно из двух очков продолжает вращаться со скоростью 5 оборотов в секунду, другое не может вращаться, поскольку повороты возникли бы из ниоткуда, чего, по словам физики, не может быть. По сути, этот принцип говорит нам, что если мы знаем скорость вращения одного из очков, вы автоматически узнаете, что такое другой, поскольку он переплетен.
Хотя, возможно, пример не очень хорош, я надеюсь, вы его поняли, он помогает нам знать, что, несмотря на то, что состояний кубитов может быть несколько, правда в том, что Знание состояния одного помогает нам точно узнать состояние другогокак бы далеко это ни было.
Теперь это может стать немного сложнее, поскольку в приведенном нами примере мы знаем, что один из рассматриваемых судов имеет определенную скорость и направление вращения, что в квантовом мире уже не совсем так. у двух единиц в этом мире может быть несколько наложенных друг на друга скоростей и направлений вращения, происходит то, что в момент измерения скорости мы фиксируем направление.
Квантовая физика все еще может значительно усложниться с государственное перекрытие, но правда в том, что мой уровень физики немного ограничен, хотя я думаю, что, несмотря на то, что если вы физик, вы можете найти некоторую неточность, я думаю, что концепция была ясна, чтобы продолжить квантовые вычисления.
После того, как мы на мгновение затронули физическую теорию, пора перейти к квантовым вычислениям и кубитам. понять, почему эта технология может быть такой мощной. Представьте, что у нас есть кубиты, как мы упоминали ранее, простой факт, например, поворота на четверть оборота может привести к изменению его вертикального и горизонтального вращения, что дает нам в результате, что с помощью операции ввода , получаем два результата.
Если мы немного усложним проблему, добавив в уравнение новый кубит, мы получим, что каждый из них имеет несколько состояний, свои собственные вертикальные и горизонтальные колебания, а также вертикальные и горизонтальные колебания другого кубита, теперь, повернув один из них. четверть оборота. Изменяются четыре параметра, что означает, что с помощью действия ввода могут быть выполнены четыре операции.
Добавляя в операцию новые кубиты, она может экспоненциально расти с точки зрения операций, выполняемых всего за одно действие входа. Представьте, что мы получаем систему, в которой у нас есть n кубитов, где n - это число, которое вы выбираете случайным образом, как мы уже комментировали ранее, кубит хранит информацию о своих вертикальных и горизонтальных колебаниях, а также о всех кубитах системы, поэтому с преобразованием мы могли бы прийти к выполнить 2 подъемных операции.
Немного отложив в сторону всю эту теорию и применив все это на практике, представьте, что вам удалось создать ключ WPA2-PSK для вашего сигнала WiFi, этот ключ был сгенерирован совершенно случайным образом без каких-либо реальных слов и никакой программы в мире, способной выполнять словарные атаки могут знать это. По-видимому, и по мнению экспертов, обычный компьютер с 10-значным паролем может взять много лет проведения атак грубой силы. Если этот компьютер вместо обычного оборудования использует квантовые вычисления, это займет несколько секунд в поиске решения.
Куда нас ведут квантовые вычисления?
Правда заключается в том, что в настоящий момент никто не знает, чего нам следует ожидать от такой новой технологии, как эта, даже в этом случае, возможно, лучший способ понять, где мы находимся сегодня, - это попытаться рассказать обо всех новостях, которые крупные технологические компании приходится командам исследователей, неустанно работающих над развитием и эволюцией квантовых вычислений как на аппаратном, так и на программном уровне.
По последним работам, над которыми Google прокомментировал какую-то новинку, в этой области мы обнаруживаем, что они буквально надеются стать компанией с наибольшими возможностями в плане квантовых вычислений в краткосрочной перспективе. Дело в том, что они надеются достичь этого первого шага в 2017 году благодаря эволюции их впечатляющей D-Wave, которая только что получила новую шестикубитовый чип.
Если мы продолжим с последними публикациями, опубликованными ребятами из Google, мы обнаружим, что это только первый шаг, поскольку, по-видимому, им удалось разработать новую производственную методологию, которая позволила бы им, по крайней мере, так выразился Джон Мартинис, глава Google исследовательские группы по квантовым вычислениям развиваются намного быстрее. Это позволяет им сегодня работать над новыми конструкциями микросхем от 30 до 50 кубитов.
С другой стороны, Google не забывает, что независимо от того, сколько аппаратной мощности вы можете получить, вам понадобится программное обеспечение это может быть на высоте, и, учитывая специализацию этого типа системы, в настоящий момент мы не знаем наверняка, как разработать язык, способный использовать все особенности этой технологии, хотя постепенно также предпринимаются новые шаги в этой области, которые могут иметь особые последствия и использоваться в таких темах, как безопасность, криптография или искусственный интеллект.
Оставив Google в стороне, мы должны поговорить о IBM, компания, которая, возможно, обычно не вступает в битву со своими достижениями и которая, может показаться, идет немного «своим собственным путем», но которая добивается весьма заметных успехов, например, благодаря идее привлечь самых разных разработчиков участвует. Это как раз идея создать сайт где любой пользователь может испытать свой пятикубитный чип.
О Microsoft, несколько месяцев назад у нас была информация о том, что они все еще работают над своим особым способом понимания квантовых вычислений, делая ставки на совершенно иной путь, нежели путь, выбранный конкурентами в этой своеобразной гонке, такими как Google или IBM. Основная идея заключалась в том, чтобы работать с масштабируемые квантовые вычисления. Для развития этой идеи компания наняла нескольких известных исследователей для разработки так называемого топологические кубиты, система, основанная на запутывании частиц, называемых любыми, которые согласно физике существуют только в двух измерениях.
Я хотел бы наконец положить конец их видению. Intel, где они прямо делают ставку на использование кремниевых транзисторов также для этой новой технологии или интересного проекта, который был разработан и осуществлен совместно Бристольский университет и компания NTT На его основе им удалось разработать фотонный чип, который может стать основой для многозадачности в квантовых вычислениях. В качестве подробностей скажу вам, что, по словам ответственных лиц, благодаря использованию этого нового чипа, работы, которые до сих пор занимали целый год, могут быть выполнены всего за несколько часов, что указывает на степень сложности того же и особенно его потрясающая мощность.
Несмотря на то, что миниатюризация, оптимизация процессов и другие аспекты все еще продолжаются, чтобы год за годом развиваться и предлагать все более мощные компьютеры, правда в том, что будущее заключается в том, чтобы принести эту технологию во все дома. Еще неизвестно, действительно ли Google удастся разработать 50-кубитный чип к концу этого года, хотя мы должны признать, что этот класс компаний эксперты в завтрашнем дне, что мы думаем невозможно сегодня.