Trong những tháng qua, người ta đã nói nhiều về điện toán lượng tử, một công nghệ mới được nhiều chuyên gia không ngần ngại xếp vào hàng tương lai của máy tính mặc dù chúng ta có thể nói mà không sợ sai rằng nó vẫn còn sơ khai, tức là chúng ta vẫn phải dành nhiều thời gian để nghiên cứu và phát triển, sản xuất các nguyên mẫu mới và các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho đến khi chúng tôi thực sự có thể sử dụng nó trong các loại môi trường khác.
Mặc dù vậy, mặc dù vẫn còn rất nhiều việc phải làm nhưng sự thật là có rất nhiều công ty công nghệ đỉnh cao đang cố gắng khám phá ra cách tốt nhất để bắt đầu tận dụng lợi thế mọi thứ chúng ta biết về điện toán lượng tử ngày nay. Như một chi tiết, cho bạn biết rằng trong số các công ty lớn làm việc trong lĩnh vực này, chúng tôi tìm thấy IBM, Microsoft hoặc Google, những công ty sau này và mặc dù phức tạp như thế nào để biết hiệu suất hiện tại của công nghệ này, được công bố chỉ vài tháng trước rằng nguyên mẫu, được gọi là D-Wave 2X, nó là một Nhanh hơn 100 lần so với một máy tính thông thường.
Điện toán lượng tử là gì?
Điện toán lượng tử là một công nghệ mới được gọi là, như chúng tôi đã nói, là tương lai của máy tính. Điều đầu tiên đặc biệt đáng chú ý là, trong khi hiện đang làm việc với cái gọi là bit, đơn vị thông tin tối thiểu chỉ có thể có hai giá trị (không hoặc một) trong công nghệ mới và phức tạp này, chúng tôi đang nghiên cứu cái gọi là qubit trong đó không chỉ có số không hoặc số một mà còn có thể có sự trùng lặp hoặc kết hợp của cả hai.
Để giải thích điều này tốt hơn một chút, chúng ta phải dựa trên vật lý và đặc biệt, như một số chuyên gia giải thích, nguyên tắc bảo toàn năng lượng, điều này chắc chắn sẽ giống như bạn và điều đó giải thích rằng năng lượng của một hệ thống cô lập luôn được bảo toàn. Ví dụ, điều mà nguyên tắc này cho chúng ta biết là nếu chúng ta có thể tạo ra một hệ thống mà chúng ta chỉ có thể đặt một chiếc kính, thì sẽ không có ma sát trong đó và nó quay với tốc độ khoảng 5 vòng mỗi giây, bởi vì không có ảnh hưởng bên ngoài, nó sẽ luôn quay cùng tốc độ.
Tiếp tục với ví dụ, hãy tưởng tượng rằng tại một thời điểm nhất định, ly của chúng ta bị chia đôi. Vẫn chưa có tác động bên ngoài, nên duy trì tốc độ quay vòng này. Theo cách này, nếu một trong hai kính tiếp tục quay với tốc độ 5 vòng mỗi giây, kính kia sẽ không thể quay vì các vòng quay có thể xuất hiện từ hư không, một điều mà vật lý cho biết là không thể xảy ra. Về cơ bản, nguyên tắc này cho chúng ta biết rằng nếu chúng ta biết tốc độ quay của một trong hai chiếc kính, bạn sẽ tự động biết cái nào là chiếc kính kia vì nó gắn liền với nhau.
Mặc dù có lẽ ví dụ này không quá tốt nhưng tôi hy vọng bạn đã hiểu nó, nó giúp chúng ta biết rằng, mặc dù trạng thái của một qubit có thể là một số, nhưng sự thật là Biết trạng thái của một cái giúp chúng ta biết chính xác trạng thái của cái khác, tuy nhiên nó có thể là xa.
Bây giờ, điều này có thể trở nên phức tạp hơn một chút vì, trong ví dụ mà chúng tôi đã đưa ra, chúng tôi biết rằng một trong những kim khí được đề cập có tốc độ quay và hướng cụ thể, điều mà trong thế giới lượng tử không hoàn toàn như vậy nữa. hai đơn vị trên thế giới này có thể có nhiều tốc độ và hướng quay chồng lên nhau, điều xảy ra là tại thời điểm đo tốc độ, chúng ta cố định hướng.
Vật lý lượng tử vẫn có thể phức tạp hơn nhiều với trạng thái chồng chéo, nhưng sự thật là trình độ vật lý của tôi có một chút hạn chế, mặc dù tôi nghĩ rằng, mặc dù thực tế là nếu bạn là một nhà vật lý, bạn có thể tìm thấy một số điểm không chính xác, tôi nghĩ khái niệm đã rõ ràng để tiếp tục với tính toán lượng tử.
Khi chúng ta đã xử lý lý thuyết vật lý một chút, đã đến lúc tiếp tục với tính toán lượng tử và qubit để hiểu tại sao công nghệ này có thể mạnh mẽ như vậy. Hãy tưởng tượng rằng chúng ta có một qubit, như chúng ta đã đề cập trước đây, thực tế chỉ là, ví dụ, quay một phần tư vòng sẽ khiến cho chuyển động quay theo chiều dọc và chiều ngang của nó bị sửa đổi, kết quả là, với một thao tác nhập , chúng tôi nhận được hai kết quả.
Nếu chúng ta phức tạp hóa vấn đề hơn một chút bằng cách thêm một qubit mới vào phương trình, chúng ta có mỗi trạng thái có một số trạng thái, dao động dọc và ngang của riêng nó và dao động dọc và ngang của qubit kia, bây giờ, bằng cách biến một trong số chúng một phần tư lần lượt Bốn tham số được sửa đổi, có nghĩa là, với một hành động nhập, bốn hoạt động có thể được thực hiện.
Bằng cách thêm qubit mới vào hoạt động, nó có thể phát triển theo cấp số nhân về các hoạt động được thực hiện chỉ với một hành động nhập. Hãy tưởng tượng rằng chúng ta nhận được một hệ thống trong đó chúng ta có n qubit trong đó n là số bạn chọn ngẫu nhiên, như chúng ta đã nhận xét trước đây, một qubit lưu trữ thông tin về dao động dọc và ngang của nó cũng như của tất cả các qubit của hệ thống, vì vậy với một sự thay đổi mà chúng tôi có thể đến thực hiện 2 nâng một hoạt động.
Bỏ tất cả lý thuyết này sang một bên và áp dụng tất cả những điều này vào thực tế, hãy tưởng tượng rằng bạn quản lý để tạo khóa WPA2-PSK cho tín hiệu WiFi của mình, khóa này được tạo theo cách hoàn toàn ngẫu nhiên mà không có bất kỳ từ thực nào và không có chương trình nào trên thế giới có khả năng thực hiện các cuộc tấn công từ điển có thể biết nó. Rõ ràng và theo các chuyên gia, sử dụng mật khẩu 10 ký tự, một máy tính thông thường có thể mất nhiều năm tấn công vũ phu. Nếu máy tính này, thay vì là thiết bị thông thường, sử dụng tính toán lượng tử, nó sẽ mất vài giây trong việc tìm ra giải pháp.
Điện toán lượng tử đang đưa chúng ta đến đâu?
Sự thật là hiện tại không ai biết chúng ta nên mong đợi điều gì từ một công nghệ mới lạ như thế này, mặc dù vậy, có lẽ cách tốt nhất để hiểu chúng ta đang ở đâu hiện nay là cố gắng nói về tất cả những tin tức mà các công ty công nghệ lớn có. trình bày trong những tháng gần đây. các nhóm nghiên cứu làm việc không mệt mỏi về sự phát triển và tiến hóa của điện toán lượng tử ở cả cấp độ phần cứng và phần mềm.
Theo các công trình mới nhất trên đó Google đã nhận xét về một số loại tính mới, trong lĩnh vực này, chúng tôi thấy rằng họ thực sự hy vọng sẽ trở thành công ty có năng lực nhất về tính toán lượng tử trong ngắn hạn. Đó là trường hợp mà họ hy vọng sẽ đạt được bước đầu tiên này trong năm nay 2017 nhờ vào sự phát triển của D-Wave ấn tượng của họ, vừa nhận được một chip sáu qubit.
Nếu chúng ta tiếp tục với những gì mới nhất được công bố bởi những người từ Google, chúng ta thấy rằng đây chỉ là bước đầu tiên vì dường như họ đã cố gắng phát triển một phương pháp sản xuất mới cho phép họ, hoặc ít nhất là John Martinis đã thể hiện theo cách này. , người đứng đầu nhóm nghiên cứu của Google về điện toán lượng tử, để phát triển nhanh hơn nhiều. Điều này cho phép họ làm việc ngày hôm nay trên các thiết kế chip mới của từ 30 đến 50 qubit.
Mặt khác, Google không quên rằng bất kể bạn có thể nhận được bao nhiêu sức mạnh phần cứng, bạn cần phần mềm điều đó có thể tùy thuộc vào nhiệm vụ và, với sự chuyên môn hóa của loại hệ thống này, hiện tại, chúng tôi không biết chắc chắn làm thế nào để phát triển một ngôn ngữ có khả năng tận dụng tất cả các đặc thù của công nghệ này mặc dù, từng chút một, nó cũng đang đạt được những bước tiến mới trong lĩnh vực này có thể có tác động đặc biệt và được sử dụng trong các chủ đề như bảo mật, mật mã hoặc trí tuệ nhân tạo.
Bỏ Google sang một bên, chúng ta phải tiếp tục nói về IBM, một công ty có lẽ thường không tham gia vào cuộc chiến với những tiến bộ của mình và điều đó có vẻ hơi 'theo cách riêng của họ' nhưng họ đang có những tiến bộ khá vượt trội, chẳng hạn như nhờ vào ý tưởng thu hút mọi loại nhà phát triển bị liên lụy. Ý tưởng của anh ấy chính xác là tạo ra một nơi nơi bất kỳ người dùng nào cũng có thể đưa chip năm qubit của họ vào thử nghiệm.
Về microsoft, cách đây vài tháng, chúng tôi có thông tin rằng họ vẫn đang nghiên cứu cách hiểu đặc biệt về điện toán lượng tử, đặt cược vào một con đường hoàn toàn khác với con đường mà các đối thủ trong cuộc đua đặc biệt này như Google hay IBM thực hiện. Ý tưởng chính là làm việc với tính toán lượng tử có thể mở rộng. Để phát triển ý tưởng này, công ty đã thuê một số nhà nghiên cứu nổi tiếng để phát triển những gì được gọi là topo qubit, một hệ thống dựa trên sự vướng víu của các hạt được gọi là bất kỳ hạt nào mà theo vật lý học chỉ tồn tại trong hai chiều.
Cuối cùng tôi muốn kết thúc tầm nhìn của họ Intel, nơi họ đặt cược trực tiếp vào việc sử dụng bóng bán dẫn silicon cũng cho công nghệ mới này hoặc dự án thú vị đã được phát triển và thực hiện chung bởi Đại học Bristol và Công ty NTT Từ đó, họ đã tìm cách phát triển một chip quang tử có thể là cơ sở cho đa nhiệm trong điện toán lượng tử. Như một chi tiết, cho bạn biết rằng theo những người có trách nhiệm, nhờ việc sử dụng con chip mới này, các công việc mà cho đến nay đã mất cả năm có thể được thực hiện chỉ trong vài giờ, một cái gì đó cho thấy mức độ phức tạp và đặc biệt là sức mạnh ấn tượng của nó.
Mặc dù thực tế là thu nhỏ, tối ưu hóa quy trình và các khía cạnh khác vẫn đang được nỗ lực để đạt được, năm này qua năm khác, để có thể phát triển và cung cấp các máy tính ngày càng mạnh mẽ, sự thật là tương lai là mang công nghệ này đến tất cả các gia đình. Vẫn còn phải xem liệu Google có thực sự quản lý để phát triển chip 50 qubit vào cuối năm nay hay không, mặc dù chúng ta phải thừa nhận rằng lớp công ty này các chuyên gia trong việc tạo ra ngày mai điều chúng ta nghĩ là không thể hôm nay.