יכולות של מחשבים קוונטים
מחשבים קוונטיים לא יחליפו את מכונות המחשוב הקלאסיות.
- חיפוש אחר נתונים לא מובנים במערכים הואתמונה, וידאו, אודיו, קבצי טקסט ללא סימון. החיפוש והניתוח של קבצים במספרים גדולים קשורים לפיצול של פורמטים, שפות, הקשר ופרמטרים אחרים. אבל ברור שהכמויות גדלות מדי שנה, וזהו המידע החשוב ביותר למדענים, משווקים ומומחי אבטחה. ההנחה היא שמחשבים קוונטיים יבצעו בקלות מספר פעולות במקביל ויחפשו בבסיסי נתונים כאלה מהר יותר.
- אופטימיזציה:חפש את הפתרון הטוב ביותר, תוך התחשבות בתוצאה הרצויה ובמגבלות. זה ישפר את האספקה, יסייע בקבלת החלטות בשווקים המשתנים במהירות וינהל את זרימות התנועה בצורה יעילה יותר.
- מידול של מערכות קוונטיות, כוללכמו מולקולות של חומרים חדשים או תרופות. מחשב קוונטי יהיה מצוין בטיפול במורכבות ואי הוודאות של מערכות כאלה. זה כולל גם מודלים של תגובות כימיות ואינטראקציות פיזיקליות.
- פתרון בעיות מתמטיות קשות להפליאעבור מחשבים קלאסיים. זוהי תכונה חשובה של מחשבים קוונטיים, שיפתחו דף חדש בקריפטוגרפיה – רוב מערכות ההצפנה הנפוצות יהיו פגיעות.
עד כה, המעבד הקוונטי החזק ביותר נוצר על ידי IBM, ויש לו 127 קיוביטים.
יסודות פיזיים: חיוניים
מה יאפשר למחשבים קוונטיים לפתור בעיות טוב יותר, מהיר ויעיל יותר ממכונות קלאסיות? מה יבטיח עליונות קוונטית?
מחשוב קוונטי, כפי שהשם מרמז,מבוסס על תהליכי הפיזיקה הקוונטית. לפי ההנחה של הפיזיקה הקוונטית, עד לרגע המדידה, לאלקטרון (או חלקיק קטן אחר, למשל, פוטון) אין קואורדינטות חד משמעיות, אלא נמצא בו זמנית בכל נקודות המסלול. אזור זה של סכום כל המצבים של החלקיק נקרא ענן האלקטרונים. בצורה פשוטה ניתן לומר שענן האלקטרונים הזה הוא קיוביט פיזי (q-bit, סיביות קוונטי) - יחידת המידע הבסיסית במחשוב קוונטי.
קוויביטים ממלאים את אותו תפקיד במחשוב קוונטיכמו ביטים במחשוב קלאסי. אבל אם סיביות קלאסיות הן בינאריות ויכולות להיות רק במיקום 0 או 1, אז קיוביטים נמצאים בסופרפוזיציה של כל המצבים האפשריים. לכן, מחשב קוונטי פותר את הבעיה לא על ידי ספירה רציפה, אלא על ידי בחינת אפשרויות אפשריות רבות בבת אחת. באופן טבעי, מהירות החישוב עולה באופן קיצוני.
מאפיין חשוב נוסף הוא הסתבכות.תופעה זו מתארת תכונה כזו של חלקיקים קוונטיים, כאשר התוצאות של מדידות משותפות של חלקיקים מרוחקים מתבררות כמתואמות, בעוד שמדידות של חלקיקים בנפרד הן אקראיות לחלוטין. ככל שתצליחו לבלבל יותר קיוביטים, יצירת מערכת אחת, כך המחשב יוצא חזק יותר, וכך תוכלו לפתור משימות מורכבות יותר.
קוויביטים ממלאים את אותו תפקיד במחשוב קוונטי כמו ביטים במחשוב קלאסי
מצב נוכחי ובעיות
התקשורת כל הזמן מופיעה מידע על הכלהתקדמות חדשה בתחום המחשוב הקוונטי – למשל, בסוף 2019, גוגל הכריזה בקול רם על השגת עליונות קוונטית. אבל המציאות היא שעד כה מחשבים קוונטיים פותרים רק משימות מיוחדות מאוד.
לדוגמה, האלגוריתם להפצת דוחות תמונות,שהוצג בסין במחשב Jiuzhang. בעיה זו היא אחת מאלה שהוצעו כדי להפגין עליונות קוונטית. ומחשבי קוונטים מתמודדים עם משימות כאלה בצורה יעילה הרבה יותר ממחשבי-על.
אבל בעוד המחשב הקוונטי מחשב את התכונותחומרים, אבל רק הפשוטים והידועים ביותר. ואין מספיק כוח ליצור חומרים בעלי תכונות רצויות או לייעל זרימות לוגיסטיות. עד כה, המעבד הקוונטי החזק ביותר נוצר על ידי IBM, ויש לו 127 קיוביטים. וכדי לפתור את הבעיות שהוזכרו בתחילת המאמר, יידרשו אלפי קיוביטים. עם זאת, אי אפשר שלא לומר שההתקדמות בתחום המחשוב הקוונטי בעשר השנים האחרונות הייתה עצומה, ועד כה אין מכשולים גלויים להתקדמות.
אבל בהחלט קיימות בעיות.כך למשל, מדובר ביצירת זיכרון קוונטי שיאפשר חזרה לפתרון בעיה מסוימת ואחסון תוצאות חישובים. נושאי קנה המידה של המערכת, הגדלת זמן הקוהרנטיות, תיקון שגיאות - הגידול בכוח המחשוב תלוי בכל זה. גם בחלק התוכנה יש שאלות רבות, שכן על מנת לעבוד עם תוצאות חישובים עלינו "לתרגם" את הנתונים המתקבלים במחשוב קוונטי לשפת החישובים הקלאסיים. ועדיין יש שדה עצום לעבודה.
מחשב-על לא יכול לעשות הכל, אבל הוא יפתור המון בעיות
כשהמציאות מסביב משתנה כל הזמן,אני רוצה לשאול שאלה נאיבית - האם מחשב קוונטי מספיק חזק יכול "לחזות" את כל זה מראש? תשובה: לא, לאף מערכת מחשב יש את המתנה של ראיית הנולד.
אבל זה בדיוק במצב כזה משתנה במהירותבמצב, מחשב קוונטי יעזור בבחירת האסטרטגיה האופטימלית בשוק, ימצא את האפשרויות הלוגיסטיות הטובות ביותר, דבר בעל ערך במיוחד בתנאים שבהם המצב בשוק התחבורה אינו יציב. אבל עד כה אין מכונה קוונטית חזקה שיכולה להתמודד עם משימות כאלה באף מדינה בעולם. ובשנים הקרובות, לא סביר שהוא יופיע.
קרא עוד:
מדענים מצאו חור שחור שגדול פי 50 מגלקסיות
פיזיקאים הראו כי מים הופכים לשני נוזלים בטמפרטורות נמוכות
רוסיה המציאה סגסוגת שיכולה לעמוד באנרגיה של כור תרמו-גרעיני