Za posledné mesiace sa toho popísalo veľa kvantové výpočty, nová technológia, ktorú mnohí odborníci neváhajú klasifikovať ako budúcnosť počítačov, a to aj napriek tomu, že by sme bez obáv z omylu mohli povedať, že je ešte len v plienkach, to znamená, že stále musíme venovať veľa času na výskum a vývoj, výrobu nových prototypov a laboratórne testy, kým ich nebudeme môcť skutočne využiť v iných typoch prostredí.
Napriek tomu, aj keď je pred nami ešte veľa práce, pravdou je, že existuje veľa špičkových technologických spoločností, ktoré sa snažia nájsť najlepší spôsob, ako začať využiť ku všetkému, čo dnes vieme o kvantových výpočtoch. Ako podrobnosť vám poviem, že medzi veľkými spoločnosťami, ktoré pracujú v tejto oblasti, nájdeme spoločnosti IBM, Microsoft alebo Google, ktoré tieto spoločnosti a napriek tomu, aké komplikované je poznať súčasný výkon tejto technológie, oznámili pred niekoľkými mesiacmi, že ich najnovší prototyp, dabovaný D-Wave 2X, to bol a 100-krát rýchlejší ako bežný počítač.
Čo je to kvantové výpočty?
Kvantové výpočty sú novou technológiou, ktorá sa nazýva, ako sme už povedali, budúcnosť výpočtovej techniky. Prvá vec, ktorá je na nej obzvlášť zarážajúca, je to, že pri súčasnej práci s takzvanými bitmi, minimálnou jednotkou informácií, ktorá môže mať v tejto novej a komplikovanej technológii iba dve hodnoty (nulovú alebo jednu), pracujeme na takzvaný qubits kde nielenže môže byť nula alebo jedna, ale je tiež možné, že existuje prekrytie alebo kombinácia oboch.
Aby sme to trochu lepšie vysvetlili, musíme vychádzať z fyziky a konkrétne, ako vysvetľujú niektorí odborníci, z fyziky princíp úspory energie, čo bude určite znieť ako vy, a to vysvetľuje, že energia izolovaného systému je vždy zachovaná. Tento princíp nám napríklad ukazuje, že ak by sme boli schopní navrhnúť systém, do ktorého by sme mohli vložiť iba jedno sklo, nevzniklo by v ňom trenie a rotovalo by asi 5 otáčok za sekundu, pretože vonkajším vplyvom, točilo by sa vždy rovnakou rýchlosťou.
Pokračovaním v príklade si predstavte, že v danom okamihu je naše sklo rozdelené na dve časti. Stále neexistuje žiadny vonkajší vplyv, preto by sa táto rýchlosť otáčania mala zachovať. Týmto spôsobom, ak sa jedno z dvoch skiel naďalej otáča rýchlosťou 5 otáčok za sekundu, druhé sa nemôže otáčať, pretože otáčky by sa objavili z ničoho nič, čo sa podľa fyziky nemôže stať. Tento princíp nám v zásade hovorí, že ak poznáme rýchlosť otáčania jedného z okuliarov, budete automaticky vedieť, ktorý z nich je ten druhý, pretože je prepletený.
Aj keď ten príklad možno nie je veľmi dobrý, dúfam, že ste ho pochopili, pomáha nám to vedieť, že napriek skutočnosti, že stavov qubits môže byť niekoľko, pravdou je, že Poznanie stavu jedného nám pomáha presne poznať stav druhého, akokoľvek to môže byť.
Teraz sa to môže trochu skomplikovať, pretože v príklade, ktorý sme uviedli, vieme, že jedna z predmetných nádob má konkrétnu rýchlosť a smer rotácie, čo v kvantovom svete už celkom neplatí. dve jednotky na tomto svete môžu mať niekoľko superponovaných rýchlostí a smerov otáčania, čo sa stane, je to, že v okamihu merania rýchlosti fixujeme smer.
Kvantová fyzika sa s tým môže ešte oveľa komplikovať prekrytie stavu, ale pravdou je, že moja úroveň fyziky je trochu obmedzená, aj keď si myslím, že napriek tomu, že ak ste fyzici, môžete nájsť nejaké nepresnosti, myslím si, že koncepcia je jasná, pokiaľ ide o kvantové výpočty.
Keď sme sa na chvíľu zaoberali fyzikálnou teóriou, je čas pokračovať v kvantovom výpočte a v qubits to pochopiť, prečo môže byť táto technológia taká silná. Predstavte si, že máme qubits, ako sme už spomínali, iba skutočnosť, že napríklad otočíte o jednu štvrtinu otáčky, by spôsobila zmenu jeho vertikálneho a horizontálneho otočenia, čo nám dáva za následok, že pri vstupnej operácii , dostaneme dva výsledky.
Ak problém ešte viac skomplikujeme pridaním nového qubitu do rovnice, máme každý z nich niekoľko stavov, svoju vlastnú vertikálnu a horizontálnu osciláciu a vertikálnu a horizontálnu osciláciu druhého qubitu, teraz otočením jedného z nich štvrť otáčky Štyri parametre sú upravené, čo znamená, že so vstupnou akciou je možné vykonať štyri operácie.
Pridaním nových qubitov do operácie môže rásť exponenciálne, pokiaľ ide o operácie, ktoré sa vykonávajú iba jednou vstupnou akciou. Predstavte si, že dostaneme systém, v ktorom máme n qubitov, kde n je počet náhodne zvolených čísel, ako sme už komentovali predtým, qubit ukladá informácie o svojej vertikálnej a horizontálnej oscilácii, ako aj o všetkých qubitoch systému, takže s transformáciou, ku ktorej by sme mohli dospieť vykonajte 2 operácie výťahu.
Ak necháme celú túto teóriu trochu stranou a uvedieme to do praxe, predstavte si, že sa vám podarí vytvoriť kľúč WPA2-PSK pre váš signál WiFi. Tento kľúč bol vygenerovaný úplne náhodne bez akýchkoľvek skutočných slov a bez programu na svete, ktorý by bol schopný vykonávať slovnícke útoky to môžu vedieť. Podľa expertov môže bežný počítač podľa 10-znakového hesla zabrať rokov útokov hrubou silou. Ak tento počítač namiesto konvenčného vybavenia využíva kvantové výpočty, trvalo by to niekoľko sekúnd pri hľadaní riešenia.
Kam nás vedie kvantové výpočty?
Pravdou je, že v tejto chvíli nikto nevie, čo by sme od technológie ako novej mali očakávať, aj keď možno najlepším spôsobom, ako pochopiť, kde sme dnes, je pokúsiť sa hovoriť o všetkých novinkách, ktoré veľké technologické spoločnosti majú. predstavené v posledných mesiacoch tímy výskumníkov neúnavne pracujúcich na vývoji a vývoji kvantových výpočtov na hardvérovej aj softvérovej úrovni.
Podľa najnovších prác na ktorých Google sa vyjadril k nejakej novinke, v tejto oblasti zistíme, že doslova dúfajú, že sa z krátkodobého hľadiska stanú spoločnosťou s najväčšou kapacitou v oblasti kvantového výpočtu. Je to tak, že dúfajú, že dosiahnu tento prvý krok v tomto roku 2017 vďaka vývoju svojej pôsobivej D-vlny, ktorá práve dostala nový šesťbitový čip.
Ak budeme pokračovať v najnovšej publikácii, ktorú zverejnili chlapci z Googlu, zistíme, že je to iba prvý krok, pretože sa im zjavne podarilo vyvinúť novú výrobnú metodiku, ktorá by im umožnila, alebo to vyjadril aspoň John Martinis. , vedúci výskumnej skupiny spoločnosti Google pre kvantové výpočty, sa bude vyvíjať oveľa rýchlejšie. To im umožňuje dnes pracovať na nových dizajnoch čipov medzi 30 a 50 qubitmi.
Na druhej strane Google nezabúda, že bez ohľadu na to, koľko hardvérovej energie môžete získať, potrebujete a softvér to môže byť až na úroveň a vzhľadom na špecializáciu tohto typu systému v súčasnosti nevieme s istotou, ako vyvinúť jazyk schopný využívať všetky zvláštnosti tejto technológie, hoci postupne sa tiež dosahuje, podniknite nové kroky v tejto oblasti, ktoré môžu mať osobitné dôsledky a ktoré sa môžu použiť v témach, ako je bezpečnosť, kryptografia alebo umelá inteligencia.
Ak necháme Google stranou, musíme o tom hovoriť IBMspoločnosť, ktorá sa so svojimi pokrokmi zvyčajne nebojuje a ktorá sa môže zdať trochu „vlastnou cestou“, ale dosahuje pozoruhodné pokroky, napríklad vďaka myšlienke získať všetkých druhov vývojárov zapojené. Presne to je myšlienka vytvoriť miesto kde môže každý používateľ otestovať svoj päťbitový čip.
Týkajúce sa MicrosoftPred niekoľkými mesiacmi sme mali informácie, že stále pracujú na svojom zvláštnom spôsobe chápania kvantových výpočtov, pričom vsadili na úplne inú cestu, než ktorou sa uberajú súperi v týchto zvláštnych rasách, ako sú Google alebo IBM. Hlavnou myšlienkou bolo pracovať s škálovateľné kvantové výpočty. Na rozvinutie tejto myšlienky si spoločnosť najala niekoľkých renomovaných výskumníkov na vývoj tzv topologické qubits, systém, ktorý je založený na prekladaní častíc nazývaných anyones, ktoré podľa fyziky existujú iba v dvoch dimenziách.
Nakoniec by som chcel ukončiť víziu, ktorú majú v sebe Intel, kde priamo vsadili na použitie kremíkových tranzistorov aj pre túto novú technológiu alebo pre zaujímavý projekt, ktorý vyvinula a uskutočnila spoločne Univerzita v Bristole a spoločnosť NTT Z ktorých sa im podarilo vyvinúť fotonický čip, ktorý by mohol byť základom pre multitasking v kvantovom výpočte. Ako detail vám poviem, že podľa zodpovedných osôb môžu byť vďaka použitiu tohto nového čipu úlohy, ktoré doteraz trvali celý rok, vykonané za pár hodín, čo naznačuje stupeň ich zložitosti a hlavne jeho úžasná sila.
Napriek skutočnosti, že na miniaturizácii, optimalizácii procesov a ďalších aspektoch sa stále pracuje, aby sme sa každý rok snažili dosiahnuť, aby sme sa mohli vyvíjať a ponúkať čoraz výkonnejšie počítače, pravdou je, že budúcnosťou je priniesť túto technológiu do všetkých domácností. Uvidí sa, či sa spoločnosti Google skutočne podarí vyvinúť čip s veľkosťou 50 qubit do konca tohto roka, aj keď musíme uznať, že táto trieda spoločností je odborníci na to, aby sme zajtra dosiahli to, čo si dnes myslíme, že je nemožné.