V posledných desaťročiach sa počítače veľmi rýchlo rozvíjali. V skutočnosti, v pamäti jednej generácie, šli z objemnej trubice, zaberajú obrovské miestnosti na miniatúrne tablety. Pamäť a rýchlosť sa rýchlo zvýšili. Ale prišiel moment, keď sa objavili úlohy, ktoré boli mimo moci dokonca aj moderných superpočítačov.
Čo je to kvantový počítač?
Vznik nových úloh, ktoré sú mimo kontroly bežných počítačov, prinútil hľadať nové príležitosti. A ako alternatíva k bežným počítačom sa objavil kvant. Kvantový počítač je počítačová technika, základňa akcie, ktorá je založená na prvkoch kvantovej mechaniky. Hlavné ustanovenia kvantovej mechaniky boli formulované na začiatku minulého storočia. Jeho vzhľad umožnil riešiť mnohé problémy fyziky, ktoré nenašli riešenie v klasickej fyzike.
Hoci teória kvantov už počíta do druhého storočia, stále zostáva pochopiteľná len pre úzky okruh odborníkov. Ale existujú skutočné výsledky kvantovej mechaniky, na ktoré sme už zvyknutí - laserová technológia, tomografia. A na konci minulého storočia vyvinula teória kvantového výpočtu sovietsky fyzik Yu Manin. O päť rokov neskôr David Deutsch predstavil myšlienku kvantového stroja.
Je tu kvantový počítač?
Inštalácia nápadov však nebola tak jednoduchá. Pravidelne existujú hlásenia, že bol vytvorený ďalší kvantový počítač. Vývoj takejto počítačovej technológie pracujú obri v oblasti informačných technológií:
- D-Wave je spoločnosť z Kanady, ktorá ako prvý spustila výrobu operačných kvantových počítačov. Napriek tomu špecialisti diskutujú o tom, či sú tieto počítače skutočne kvantovými počítačmi a aké výhody prinášajú.
- IBM - vytvoril kvantový počítač a otvoril ho používateľom internetu na experimenty s kvantovými algoritmami. Do roku 2025 plánuje vytvoriť model, ktorý dokáže vyriešiť už praktické problémy.
- Spoločnosť Google oznámila v tomto roku vydanie počítača, ktorý dokáže preukázať nadradenosť kvantových počítačov v bežných počítačoch.
- V máji 2017 čínski vedci v Šanghaji povedali, že bol vytvorený najsilnejší kvantový počítač na svete, ktorý prekonal analógové frekvencie spracovania signálov dvakrát.
- V júli 2017 na Moskovskej konferencii o kvantových technológiách bolo oznámené, že bol vytvorený 51-qubitový kvantový počítač.
Aký je rozdiel medzi kvantovým počítačom a bežným počítačom?
Základný rozdiel kvantového počítača v prístupe k výpočtovému procesu.
- V bežnom procesore sú všetky výpočty založené na bitoch, ktoré existujú v dvoch stavoch 1 alebo 0. To znamená, že všetka práca je redukovaná na analýzu obrovského množstva údajov na dodržanie špecifikovaných podmienok. Kvantový počítač je založený na qubits (kvantových bitoch). Ich vlastnosť je schopnosť byť v stave 1, 0, a tiež súčasne 1 a 0.
- Možnosti kvantového počítača sú výrazne zvýšené, pretože nie je potrebné hľadať správnu odpoveď medzi súborom. V tomto prípade je odpoveď zvolená z už dostupných variantov s určitou pravdepodobnosťou korešpondencie.
Čo je to kvantový počítač?
Princíp kvantového počítača, založený na výbere riešenia s dostatočnou pravdepodobnosťou a schopnosťou nájsť takéto riešenie mnohokrát rýchlejšie ako moderné počítače, určuje účel jeho použitia. Po prvé, vznik tohto druhu počítačovej technológie sa obáva kryptografov. Je to spôsobené schopnosťou kvantového počítača ľahko vypočítavať heslá. Takže najsilnejší kvantový počítač, vytvorený rusko-americkými vedcami, je schopný získať kľúče pre existujúce šifrovacie systémy.
Existujú tiež užitočnejšie aplikované úlohy pre kvantové počítače, sú spojené so správaním elementárnych častíc, genetiky, zdravotnej starostlivosti, finančných trhov, ochrany sietí pred vírusmi, umelou inteligenciou a mnohými inými, ktoré bežné počítače nemôžu vyriešiť.
Ako je kvantový počítač usporiadaný?
Konštrukcia kvantového počítača je založená na použití qubits. Ako fyzická výkonnosť qubits momentálne používaná:
- kruhy supravodičov s prepojkami, s viacsmerovým prúdom;
- jednotlivé atómy, pod vplyvom laserových lúčov;
- ióny;
- fotóny;
- sa vyvíjajú varianty používania nanokryštálov polovodičov.
Kvantový počítač - princíp operácie
Ak je v práci s istotou klasický počítač, potom je ťažké odpovedať na otázku, ako funguje kvantový počítač. Opis prevádzky kvantového počítača je založený na dvoch nepochopiteľných frázach:
- princíp superpozície je otázka qubits schopných byť súčasne v pozíciách 1 a 0. To umožňuje vykonať viacero výpočtov súčasne, a nie triediť možnosti, čo prináša veľký zisk v čase;
- kvantové zapletenie je fenomén, ktorý zaznamenal A. Einstein, ktorý je prepojením dvoch častíc. Jednoducho povedané, ak jedna z častíc má pozitívnu helikitu, potom druhá okamžite nadobudne pozitívnu helikitu. Tento vzťah sa vyskytuje bez ohľadu na vzdialenosť.
Kto vynašiel kvantový počítač?
Podstata kvantovej mechaniky bola vysvetlená na začiatku minulého storočia ako hypotéza. Jeho vývoj súvisí s takými vynikajúcimi fyzikmi ako Max Planck, A. Einstein, Paul Dirac. V roku 1980 Antonov navrhol myšlienku možnosti kvantového výpočtu. O rok neskôr Richard Feyneman teoreticky modeloval prvý kvantový počítač.
Teraz vytvorenie kvantových počítačov vo fáze vývoja a dokonca ťažké si predstaviť, čo môže robiť kvantový počítač. Je však úplne jasné, že zvládnutie tohto smeru prinesie ľuďom mnoho nových objavov vo všetkých oblastiach vedy, nám umožní pozrieť sa do mikro a makro svete, dozvedieť sa viac o povahe mysle, genetike.