Kvantni računalnik je resničen ali fikcija?
V zadnjih desetletjih so se računalniki razvili zelo hitro. Pravzaprav so na spominu ene generacije šli iz obsežne cevi in zasedli ogromne prostore do miniaturnih tablet. Pomnilnik in hitrost sta se hitro povečala. Toda trenutek je prišel, ko so se pojavile naloge, ki so presegale moč celo sodobnih računalnikov s super-močjo.
Kaj je kvantni računalnik?
Pojav novih nalog, ki so izven nadzora navadnih računalnikov, je prisiljen iskati nove priložnosti. In, kot alternativa konvencionalnim računalnikom, se je pojavil kvant. Kvantni računalnik je računalniška tehnika, osnova delovanja, ki temelji na elementih kvantne mehanike. Glavne določbe kvantne mehanike so bile oblikovane v začetku prejšnjega stoletja. Njegov videz je omogočal reševanje številnih fizikalnih problemov, ki v klasični fiziki niso našli rešitve.
Čeprav teorija kvantov že šteje v drugem stoletju, je še vedno razumljiva samo za ozek krog strokovnjakov. Ampak obstajajo resnični rezultati kvantne mehanike, na katere smo že navajeni - laserska tehnologija, tomografija. In konec prejšnjega stoletja je teorijo kvantnega računanja razvil sovjetski fizik Yu Manin. Pet let kasneje je David Deutsch predstavil idejo o kvantnem stroju.
Ali obstaja kvantni računalnik?
Ampak, utelešenje idej ni bilo tako preprosto. Občasno obstajajo poročila, da je bil ustvarjen drug kvantni računalnik. Razvoj takšne računalniške tehnologije delujejo velikani na področju informacijske tehnologije:
- D-Wave je družba iz Kanade, ki je bila prva, ki je začela s proizvodnjo kvantnih računalnikov. Kljub temu strokovnjaki razpravljajo o tem, ali so ti računalniki resnično kvantni računalniki in kakšne prednosti dajejo.
- IBM - je ustvaril kvantni računalnik in ga uporabnikom interneta odprl za preizkuse s kvantnimi algoritmi. Do leta 2025 namerava podjetje ustvariti model, ki bo sposoben rešiti že praktične probleme.
- Google je v letošnjem letu napovedal izdajo računalnika, ki je sposoben dokazati superiornost kvantnih računalnikov na običajnih računalnikih.
- Maja 2017 so kitajski znanstveniki v Šanghaju dejali, da je bil ustvarjen najmočnejši kvantni računalnik na svetu, ki presega analoge v frekvenci obdelave signalov za 24-krat.
- Julija 2017 je na moskovski konferenci o Quantum Technologiesu objavljeno, da je bil ustvarjen 51-kubitni kvantni računalnik.
Kakšna je razlika med kvantnim računalnikom in navadnim računalnikom?
Temeljna razlika kvantnega računalnika pri pristopu k računskemu procesu.
- V konvencionalnem procesorju vsi izračuni temeljijo na bitih, ki obstajajo v dveh stanjih 1 ali 0. To pomeni, da je celotno delo zmanjšano na analizo ogromne količine podatkov za skladnost z določenimi pogoji. Kvantni računalnik temelji na kubicah (kvantnih bitih). Njihova značilnost je sposobnost biti v stanju 1, 0, hkrati pa 1 in 0.
- Zmožnosti kvantnega računalnika se znatno povečajo, saj ni potrebe po iskanju pravilnega odgovora med kompletom. V tem primeru je odgovor izbran iz že razpoložljivih variant z določeno verjetnostjo dopisovanja.
Za kaj je kvantni računalnik?
Načelo kvantnega računalnika, ki temelji na izbiri rešitve z zadostno verjetnostjo in zmožnosti, da bi takšno rešitev našli veliko večkrat hitreje od sodobnih računalnikov, določa namen uporabe. Najprej, pojav te vrste računalniške tehnologije skrbi kriptografov. To je posledica zmožnosti kvantnega računalnika, da zlahka izračuna gesla. Torej, najmočnejši kvantni računalnik, ki so ga ustvarili rusko-ameriški znanstveniki, je zmožen pridobiti ključe za obstoječe sisteme šifriranja.
Obstajajo tudi koristne uporabne naloge za kvantne računalnike, povezane so z ravnanjem elementarnih delcev, genetike, zdravstvenega varstva, finančnih trgov, zaščite omrežij pred virusi, umetnimi inteligencami in mnogimi drugimi, ki jih navadni računalniki ne morejo rešiti.
Kako je urejen kvantni računalnik?
Konstrukcija kvantnega računalnika temelji na uporabi kubic. Ker se fizična zmogljivost trenutno uporablja:
- obroči superprevodnikov s skakalci, z večsmernim tokom;
- posamezni atomi, pod vplivom laserskih žarkov;
- ioni;
- fotoni;
- Razvijajo se različice uporabe nanokristalov polprevodnikov.
Kvantni računalnik - načelo delovanja
Če obstaja zanesljivost s klasičnim računalnikom v delu, potem je težko odgovoriti na vprašanje, kako deluje kvantni računalnik. Opis delovanja kvantnega računalnika temelji na dveh nerazumljivih besednih zvezah:
- načelo superpozicije je vprašanje kubic, ki so lahko istočasno v položajih 1 in 0. To omogoča več izračunih, ki jih je treba izvesti hkrati, ne pa razvrstitev možnosti, ki dajejo pravočasno dobiček;
- kvantno zapletanje je pojav, ki ga opiše A. Einstein, kar je povezava dveh delcev. Z enostavnimi besedami, če ima kateri od delcev pozitivno helikost, potem drugi takoj vzame pozitivno helikost. To razmerje se pojavi ne glede na razdaljo.
Kdo je izumil kvantni računalnik?
Podlaga kvantne mehanike je bila razložena že v začetku prejšnjega stoletja kot hipoteza. Njegov razvoj je povezan s tako briljantnimi fiziki kot Max Planck, A. Einstein, Paul Dirac. Leta 1980 je Antonov predlagal zamisel o možnosti kvantnega izračuna. In eno leto kasneje je Richard Feyneman v teoriji modeliral prvi kvantni računalnik.
Zdaj ustvarjanje kvantnih računalnikov v razvojni fazi in celo težko predstavljati, kaj lahko naredi kvantni računalnik. Ampak popolnoma jasno je, da bo obvladovanje te smeri ljudem prineslo veliko novih odkritij na vseh področjih znanosti, nam omogočilo, da pogledamo v mikro in makro svet, če želite izvedeti več o naravi uma, genetiki.