Што се квантни компјутери?

Оваа недела Google и официјално објави дека успеале да го надминат прагот на квантна супериорност. Напредокот на квантните компјутери е далеку од некаква практична употреба, но се чини дека последниве неколку години сме сведоци на значајни исчекори.

Квантни компјутери

Сите сме сведоци на предностите кои доаѓаат со класичните компјутери. Сепак за решавање на навистина сложени проблеми потребна се уште поголеми перформанси. За овие перформанси потребно е да се промени и технологијата и развој на нови квантни компјутери. Она што е важно да се истакне е дека квантните компјутери не се директна надградба на класичните, и се побрзи од нив единствено во пресметки кога има многу паралелни процеси.

Квантните комјутери работат на различен принцип од класичниот компјутер. Основата на овие компјутери е кубит (qubit) или квантен бит.  За разлика од класичниот бит кој може да  добие вредност 0 и 1, кубитот може да биде 0, 1 и суперпозиција на двете состојби. Поточно кубитите во нормална состојба ги имаат и двете вредности 1 и 0, и ова е случај се додека не се измери нивната вредност. Поточно моделот изграден со кубити ги содржи сите можни состојби. Кубитите можат да се поврзат, и во овој случај интерференцијата помеѓу квантните состојби може да се користи за пресметки за кои на класичните компјутери би им биле потребни милиони години.

Квантните компјутери можат класичните состојби на „влез“ да ги претворат во квантни состојби за обработка. Бидејќи ние разбираме единствено класични податоци, како излезен податок од квантниот компјутер повторно мора да биде класичен податок.

Кубитот, има неколку изведби до пред неколку години најчеста изведба е 1 електрон  или јадро на еден атом на фосфор. Тим од Универзитетот од Јужен Велс како кубит користи електрон и јадро на фосфорен атом изолиран во слој силициум .

Засега употребата на квантните компјутери е ограничена. Сè уште не може да се решаваат проблеми од кои реално би имало некаква корист. Дел од проблемите за кои ќе се користат во иднина се на пример пресметка на електронска структура на молекула, или алгоритам кој ќе се користи за корекции на грешка, вели Скот Ааронсон за Nature. Една од можните употреби е за декриптирање, што ќе придонесе до целосна промена на криптирањето.

Примена

Иако засега нема компјутер кој има практична примена има неколку области за кои квантните компјутери се исклучително погодни.

Криптографија

Вусшност во оваа област квантните компјутери се исклучително погодни во две насоки. Првата благодарение на брзите пресметки можат да лесно да „пробијат“ дел од шифрирањата кои се денес во употреба. Сите клучеви кои се креираат со факторирање на цели броеви или со дискретни логоритамски проблеми ќе може да се пробијат со квантните компјутери.

Ова значи дека ќе биде „уништена“ сегашната заштита на веб-страниците и на електронската пошта, но и на многу други сервиси.

Од друга страна со помош на квантна криптографија ќе обезбеди поголема безбедност. На пример не е можно да се украдат податоци од квантна состојба без тие да се променат во процесот. Ова би можело да се користи за детекција на хакерски напади.

Квантна хемија

Ова веројатно ќе биде едно од првите полиња на примена на квантните компјутери. Главен проблем на сегашните е што симулациите на  природните процеси се комплексни, имаат многу квантни состојби и е тешко да се пресметаат со класичните компјутери. Квантните модели ги следат истите закони и се попогодни за моделирање на молекули. Напредокот во ова поле ќе придонесе со нови лекови, нови материјали и подобро разбирање на процесите.

Квантно пребарување

Ова е веројатно една од поинтересните примени на квантните компјутери. Поточно станува збор за кватно пребарување во база на податоци. Со користење на Гроверов алгоритам квантните компјутери пребарувањето низ база го завршуваат со помалку повици. Практично алгоритамот ги пронаоѓа максималните веројатности за пронаоѓање на посакуваните елементи.

Решавање на линеарни равенки

Квантните алгоритми за системи линеарни равенки се решаваат со таканаречен ХХЛ алгоритам кој е забрзување во однос на класичниот метод.

Со оглед на неверојатните придобивки од развојот на квантните компјутери не е изненадување што најразвиените економии и најголемите компании вложуваат многу средства во нивниот развој. IBM, Google, Microsoft и Intel работат на сопствени решенија, а Кина инвестра 400 милиони долари во државната квантна лабораторија.

Засега има неколку големи пречки во развојот на квантните компјутери: скалабилност, доделување на вредност на кубитите, квантни порти кои се побрзи од времето на декохернтност, универзални квантни порти и ефикасен и доверлив начин за отчитување на кубитите.

Ова секако значи дека комерцијалните квантни компјутери се некаде во иднината. Сепак веќе постојат неколку навистина интересни вести поврзани со развојот. На пример Microsoft најави дека работи на програмски јазик наменет за квантните компјутери, a IBM со IBM Q Experience на корисниците преку облак им нуди пристап до прототипот на квантниот компјутер што го развиваат.

Коментирај

Вашата адреса за е-пошта нема да биде објавена.

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

Слични статии