Сви смо у неко време чули речи квантни рачунар, али углавном мало њих зна шта је то заправо. Многима прва ствар која им падне на памет је врло моћан лични рачунар, способан да изврши било који задатак, али уз максималну брзину, али то није једноставан супер моћан рачунар, Много је више од тога.
Мада то су машине потпуно недоступне широј јавности, генеришу много радозналости. У овом чланку објашњавамо шта је квантни рачунар и за шта се уопште користи и који су квантни феномени на којима се заснива његова снага.
Шта је квантни рачунар?
Квантни рачунари су мамут машине које користе неке појаве квантне механике да би постигле велика повећања процесорске снаге. Квантни рачунари су способни да оставе било који традиционални супер десктоп рачунар до темеља. Нешто што се често назива квантном супремацијом.
Да ли то значи да ћемо сви на крају имати квантни рачунар код куће за сурфовање интернетом или играње видео игара? Апсолутно не. Класичне машине и даље ће бити уобичајено решење како за решавање наших проблема, тако и на основу којих ћемо базирати нашу интерактивну разоноду. Такође најекономичнији.
Квантни рачунари обећавају да ће бити подстицај за различита поља технолошког напретка, попут науке, медицине или генетике. Неке компаније већ почињу да их користе за развој својих нових производа, као што су нови лакши и трајнији материјали који у потпуности замењују термичко гориво.
Како функционише квантни рачунар?
Ове машине своју снагу не заснивају на конвенционалном хардверу, попут оне коју можемо наћи у нашим кућним рачунарима, не ради се о великим графичким картицама и процесорима, већ много више од тога, како у количини тако и у сложености. Тајна моћи квантног рачунара лежи у његовој способности да генерише и манипулише квантним битовима или кубитс.
Шта је Кубит?
Традиционални рачунари користе бит, мегабајт, гигабит ... Струја електричних или оптичких импулса који представљају јединице и нуле. Читав виртуелни свет од е-поште, веб странице или филма који гледамо на мрежи неопходни су за дугачки ланац нула и јединица.
Квантни рачунари користе кубите, субатомске честице попут електрона или фотона. Приступ неких компанија попут Гоогле се ослања на суперпроводне кругове хлађене до температура нижих од дубоког свемира. Други заробљавају појединачне атоме у електромагнетним пољима на силицијумском чипу, у вакуумској комори. У оба случаја циљ је изолација кубита у контролисано квантно стање.
Кубити имају нека необична својства, која чине њихову групу способном да дају много више процесорске снаге од истог броја бинарних битова. Најважнији се називају суперпозиција и квантно преплитање.
Шта је квантна суперпозиција?
Квантна суперпозиција се јавља у природи, када елементарна честица истовремено поседује два или више стања, као што се дешава са фотонима, који могу истовремено боравити на два различита места, нешто незамисливо у уобичајеном физичком свету.
Ово својство примећују и друге честице попут електрона или неутрона, атома или чак малих молекула. Ово путовање је научнике натерало да се питају где је граница између квантног света и онога што називамо стварним светом, када честица престане да буде квантна и подлеже познатим физичким законима.
Захваљујући овом феномену, квантни рачунар са неколико преклапајућих кубита може истовремено доћи до великог броја могућих резултата.
Квантна уплитање
Можете генерисати парове „заплетених“ кубита, при чему оба постоје у истом квантном стању. Промените стање једног од кубита то би одмах променило стање другог на предвидљив начин, то се дешава чак и ако сте далеко удаљени.
Није поуздано познато како и зашто квантно преплитање заправо функционише. Нешто што је успело да збуни самог Алберта Ајнштајна, који би то описао као „језиву акцију на даљину“. Заплетеност је витална за квантне рачунаре да стекну своју велику моћ. У конвенционалном рачунару, удвостручење броја битова удвостручује његову процесорску снагу. У случају квантног рачунара, додавањем додатних кубита долази до експоненцијалног повећања његовог капацитета.
Ове машине користе заплетене кубите у својеврсном ланцу квантних тратинчица за обављање операција. Способност машина да убрзају прорачуне помоћу посебно дизајнираних квантних алгоритама разлог је због којег генеришу толико узбуђења.
Крушка нису све изузетне када су у питању квантни рачунари, јер су врло подложни грешкама, због рачунске недоследности.
Неконзистентност
Ово је феномен који узрокује пропадање квантног понашања и коначно нестајање услед интеракције кубита са околином, јер је њихово квантно стање врло крхко. Лагане вибрације или промена температуре могу довести до тога да ови изађу из преклапања пре него што задатак буде завршен.. Из тог разлога, кубити се обично чувају у фрижидерима и вакуумским коморама на врло ниској температури.
Гоогле-ов квантни рачунар
Гоогле није желео да остане иза нас када је у питању квантна технологија, северноамерички гигант је развио квантни рачунар способан да изврши прорачун за 200 секунди, што би у традиционалном супер рачунару требало десет хиљада година. Због тога проглашава да су квантни рачунари непосредна будућност. Иако се његова конкуренција ИБМ на крају не слаже.
Неутрални истраживачи показују да је Гоогле-ов квантни рачунар морао да изврши прорачун случајних бројева који би могао бити успешан само ако све компоненте рачунара раде у савршеној хармонији.
Гоогле не планира да буде заостао у овој трци и зато обећава да ће уложити много више капитала у ову технологију. У случају Гоогле-а можемо претпоставити да ће то бити случај, иако ИМБ не намерава да седи скрштених руку, јер је већина његових ресурса тренутно посвећена побољшању ове технологије. Време ће показати да ли је Гоогле сам способан да развије квантну надмоћ или ће морати да се придружи својој конкуренцији.
То је технологија која може свима нама користити у развоју лекова способних за лечење болести до сада неизлечива.