TEME

Kako kvantni računar radi i čemu služi

Kako kvantni računar radi i čemu služi

Svako malo ta riječ dođe na naslovnice kvantni računar e, pomalo poput onoga što se tiče osvajanja i istraživanja svemira, čitamo o novim preticanjima i otkrićima. Ako niste s terena, možete imati osjećaj da ste isključeni i ako kada govorimo o planetama i svemirskim raketama barem budemo u stanju da ih zamislimo, u slučaju računara i njihovih unutrašnjih mehanizama čak ni fantazija i neki umjetnički prikaz može nam pomoći.

Shvatite ipak kako kvantni računar radi to je nešto što svako od nas može učiniti, barem na osnovni način, da shvati važnost novih otkrića i napredak projekta i uzbudi se zbog toga baš kao kad gleda pobjedničko svemirsko poduzeće. U konkurenciji za stvaranje ckvantni računari veće i brže kompanije suočavaju se sve više i više nego zemlje, ali postoji mnogo interesa koje bismo izgubili prilikom analize, ovo nije poanta koju želimo produbljivati.

Kako kvantni računar radi

Najnovije vijesti govore o Googleovoj pobjedi nad IBM-om, koju ovaj negira. Kladim se da bismo se za neko vrijeme mogli naći u čitanju suprotnog, pa nemojmo juriti vijesti i fokusirati se na glavnog junaka. U podnožju rad računara ovog tipa postoje principi fizike, posebno kvantne mehanike. Koristimo ono što smo tijekom godina otkrili o prirodi čestica za bolju obradu sve veće mase podataka koje akumuliramo i za koje želimo da nam računar radi.

Temeljna jedinica je qubit, nov je, drugačiji je, učinkovitiji je jer nam omogućava istovremeno izvršavanje proračuna zahvaljujući superpoziciji kvantnih stanja. To znači da ako smo prije imali bitove s vrijednostima 1 ili 0 i nije bilo druge alternative, bili smo prisiljeni na određenu vrstu logike koja se temeljila na ovoj dualnosti.

Danas, međutim, s qubitima više nemamo samo 0 i 1 kao vrijednosti već mnoge druge koje jesu kvantna stanja da čestica može pretpostaviti istovremeno sa različitim vjerovatnoćama. To je poput prelaska sa crno-bijelog crteža na crveni u boji s ogromnim rasponom nijansi. Ovom metaforom, nesavršenom, ali utjecajnom, možemo nastaviti navodeći da treba napisati novu informatiku koja iskorištava i uzima u obzir sva ta stanja. Novi zakoni, nova logika, veća snaga i brzina. Postoje i druga posebna svojstva ovih novih bitova koje nazivamo kubitima. Ova različita kvantna stanja mogu se međusobno ometati, i što je još važnije, mogu se ispreplesti što dovodi do jednog korelacija. Ova svojstva je malo zagonetnije za objasniti, ali imajmo ih na umu prevodeći ih uz činjenicu da stvaraju još više prostora za "igranje" računarskih stručnjaka.

Čemu služi kvantni računar

Razjasnimo nešto odmah prije nego što počnemo sanjati kvantni računar na našem stolu za nekoliko godina. Nije poput novog modela pametnog telefona koji stiže nekoliko mjeseci nakon najave. Ne, ovdje moramo dugo čekati i za sada imamo projekcije, prognoze i vrlo visoku potrošnju prostora i energije koja nam sigurno ne bi omogućila da svaki ima svoj kvantni PC u svojim rukama.

Proračuni i ponovna razrada s takvom mašinom mogu se izvršiti u vremenima koja apsolutno nisu uporediva s onima o kojima smo navikli razmišljati. Zaista, zahvaljujući svojstvima naših qubita, tj kvantni računari oni su u mogućnosti obraditi - istovremeno, paralelnim računanjem - više rješenja za jedan problem. Danas možemo imati više rješenja, ali moramo računati jedno za drugim.

Rekavši to, uključujući i to da u rukama imamo izvanrednu mašinu, gledajući svoj svakodnevni život, pita se "šta zaboga moramo tako ogromno izračunati?" Evo nekoliko primjera zbog kojih razumijemo kako, čak i ako nije na našem stolu, ovaj računar može poboljšati naš život čak i u vrlo konkretnim i svakodnevnim aspektima. Sa velikom računarskom snagom koju imaju mogu da naprave polje za cyber sigurnost kroz kriptografiju, a takođe i one o kojima se konsultovalo i raspravljalo vremenska prognoza. Čak iu vrlo širokom polju istraživanja, dodatna oprema u proračunima može pomoći, na primjer onima koji traže i izrađuju nove materijale.

Primjer primjene ovog računara povezan je sa cyber sigurnost i komunikacijsku kriptografiju. Zbog poplave podataka koje danas šaljemo i primamo vrlo je teško saznati da li ih neko ukrade, kopira ili ošteti. Ipak, vrlo je važno to znati i spriječiti da se to dogodi. Zahvaljujući kvantnoj kriptografiji moguće je razumjeti je li presreten ili kopiran dio informacija. Svojstva svjetlosti koriste se za garanciju sigurnost prenosa informacija, jer iskorištavajući ih na sjajan način koji je ovdje teško ukratko objasniti, postajemo sposobni da alarmiramo za bilo kakva kršenja u stvarnom vremenu.

Kako kvantni računar radi i zašto je osjetljiv

Od žestine kojom se velika imena bore postići kvantni računari sve više i više izvodeći, može se shvatiti da ovo uopće nije trivijalan poduhvat. Potrebno je puno vremena i novca, a ponekad to nije dovoljno, potrebna vam je briljantna intuicija. Danas su mašine za koje znamo da su još uvijek daleko od donošenja značajnih koristi našem društvu, ali radimo na njima. Otprilike deset godina i možda ćemo nešto vidjeti.

Iako su vrlo moćni, ujedno su i vrlo osjetljivi, a magnetsko polje malo ih dijete može uznemiriti. Sve što je povezano sa računarom takođe mora biti redizajniran, uz ogromne troškove. Svakako ne možemo koristiti isti identičan softver kao i uvijek, trebaju nam potpuno novi, koje još uvijek premalo zna dizajnirati.


Video: Kvantna mehanika (Juli 2021).