Kvantu datoru iespējas
Kvantu datori neaizstās klasiskās skaitļošanas mašīnas,
- Nestrukturētu datu meklēšana masīvos irfoto, video, audio, teksta faili bez marķējuma. Liela skaita failu meklēšana un analīze ir saistīta ar formātu, valodu, konteksta un citu parametru sadrumstalotību. Taču skaidrs, ka apjomi ar katru gadu pieaug, un tā ir pati svarīgākā informācija zinātniekiem, mārketinga speciālistiem un drošības speciālistiem. Tiek pieņemts, ka kvantu datori viegli veiks vairākas darbības paralēli un ātrāk meklēs šādās datubāzēs.
- Optimizācija:meklēt labāko risinājumu, ņemot vērā vēlamo rezultātu un ierobežojumus. Tas uzlabos piegādi, palīdzēs pieņemt lēmumus strauji mainīgajos tirgos un efektīvāk pārvaldīt satiksmes plūsmas.
- Kvantu sistēmu modelēšana, t.skpiemēram, jaunu materiālu vai zāļu molekulas. Kvantu dators būtu lielisks, lai tiktu galā ar šādu sistēmu sarežģītību un nenoteiktību. Tas ietver arī ķīmisko reakciju un fizikālās mijiedarbības modelēšanu.
- Neticami grūtu matemātikas uzdevumu risināšanaklasiskajiem datoriem. Šī ir svarīga kvantu datoru īpašība, kas atvērs jaunu lappusi kriptogrāfijā – visbiežāk sastopamās šifrēšanas sistēmas būs neaizsargātas.
Līdz šim jaudīgāko kvantu procesoru radīja IBM, un tam ir 127 kubiti.
Fiziskie pamati: būtiskākie
Kas ļaus kvantu datoriem atrisināt problēmas labāk, ātrāk un efektīvāk nekā klasiskās mašīnas? Kas nodrošinās kvantu pārākumu?
Kvantu skaitļošana, kā norāda nosaukums,pamatojoties uz kvantu fizikas procesiem. Saskaņā ar kvantu fizikas postulātu līdz mērīšanas brīdim elektronam (vai citai mazākajai daļiņai, piemēram, fotonam) nav viennozīmīgu koordinātu, bet gan tas vienlaikus atrodas visos orbītas punktos. Šo daļiņas visu stāvokļu summas apgabalu sauc par elektronu mākoni. Vienkāršotā veidā mēs varam teikt, ka šis elektronu mākonis ir fizisks kubits (q-bit, kvantu bits) - informācijas pamatvienība kvantu skaitļošanā.
Kubitiem ir tāda pati loma kvantu skaitļošanākā biti klasiskajā skaitļošanā. Bet, ja klasiskie biti ir bināri un var būt tikai 0 vai 1 pozīcijā, tad kubiti atrodas visu iespējamo stāvokļu superpozīcijā. Tāpēc kvantu dators problēmu atrisina nevis ar secīgu uzskaiti, bet gan apsverot daudzas iespējamās iespējas vienlaikus. Protams, aprēķina ātrums radikāli palielinās.
Vēl viens svarīgs īpašums ir sapīšanās.Šī parādība raksturo tādu kvantu daļiņu īpašību, kad attālo daļiņu kopīgo mērījumu rezultāti izrādās korelējoši, savukārt daļiņu mērījumi atsevišķi ir pilnīgi nejauši. Jo vairāk kubitu izdodas sajaukt, izveidojot vienotu sistēmu, jo jaudīgāks izrādīsies dators un jo sarežģītākus uzdevumus varēsi atrisināt.
Kubitiem ir tāda pati loma kvantu skaitļošanā kā bitiem klasiskajā skaitļošanā
Pašreizējais stāvoklis un problēmas
Plašsaziņas līdzekļos pastāvīgi parādās informācija par visujauni sasniegumi kvantu skaitļošanā – piemēram, 2019. gada beigās Google skaļi paziņoja, ka ir sasniegusi kvantu pārākumu. Taču realitāte ir tāda, ka līdz šim kvantu datori atrisina tikai ļoti specializētas problēmas.
Piemēram, fotoreportāžu izplatīšanas algoritms,kas tika demonstrēts Ķīnā Jiuzhang datorā. Šī problēma ir viena no tām, kas ierosinātas, lai demonstrētu kvantu pārākumu. Un kvantu datori ar šādiem uzdevumiem tiek galā daudz efektīvāk nekā superdatori.
Bet, kamēr kvantu dators aprēķina īpašībasvielas, bet tikai visvienkāršākās un pazīstamākās. Un nepietiek jaudas, lai radītu vielas ar vēlamām īpašībām vai optimizētu loģistikas plūsmas. Līdz šim jaudīgāko kvantu procesoru ir radījis IBM, un tam ir 127 kubiti. Un, lai atrisinātu raksta sākumā minētās problēmas, būs nepieciešami tūkstošiem kubitu. Tomēr nevar neteikt, ka progress kvantu skaitļošanas jomā pēdējos desmit gados ir bijis milzīgs, un līdz šim progresam nav redzamu šķēršļu.
Bet problēmas noteikti pastāv.Piemēram, runa ir par kvantu atmiņas izveidi, kas ļautu atgriezties pie konkrētas problēmas risinājuma un saglabāt aprēķinu rezultātus. Sistēmas mērogošanas jautājumi, koherences laika palielināšana, kļūdu labošana - no tā visa ir atkarīgs skaitļošanas jaudas pieaugums. Arī programmatūras daļā ir daudz jautājumu, jo, lai strādātu ar aprēķinu rezultātiem, kvantu skaitļošanā iegūtie dati ir “jāpārtulko” klasisko aprēķinu valodā. Un vēl ir milzīgs lauks darbam.
Superdators nevar visu izdarīt, bet tas atrisinās daudz problēmu
Kad apkārtējā realitāte nepārtraukti mainās,Gribu uzdot naivu jautājumu - vai pietiekami jaudīgs kvantu dators to visu varētu "paredzēt" iepriekš? Atbilde: nē, nevienai datorsistēmai nav tālredzības dāvanas.
Bet tas ir tieši tik strauji mainīgajāsituācijā, kvantu dators palīdzētu izvēlēties optimālo stratēģiju tirgū, atrastu labākās loģistikas iespējas, kas ir īpaši vērtīgi apstākļos, kad situācija transporta tirgū ir nestabila. Taču līdz šim nevienā pasaules valstī nav nevienas jaudīgas kvantu mašīnas, kas spētu tikt galā ar šādiem uzdevumiem. Un nākamajos gados tas diez vai parādīsies.
Lasīt vairāk:
Zinātnieki ir atraduši melno caurumu, kas ir 50 reizes lielāks par galaktikām
Fiziķi ir pierādījuši, ka ūdens zemā temperatūrā pārvēršas divos šķidrumos
Krievija ir izgudrojusi sakausējumu, kas spēj izturēt kodoltermiskā reaktora enerģiju