Schopnosti kvantových počítačov
Kvantové počítače nenahradia klasické počítacie stroje,
- Vyhľadávanie neštruktúrovaných údajov v poliach jefotografie, video, zvuk, textové súbory bez označenia. Vyhľadávanie a analýza súborov vo veľkom počte je spojená s fragmentáciou formátov, jazykov, kontextu a ďalších parametrov. Je však zrejmé, že objemy každým rokom rastú a to sú najdôležitejšie informácie pre vedcov, obchodníkov a bezpečnostných špecialistov. Predpokladá sa, že kvantové počítače budú bez problémov vykonávať niekoľko operácií paralelne a rýchlejšie prehľadávať takéto databázy.
- Optimalizácia:hľadať najlepšie riešenie, berúc do úvahy požadovaný výsledok a obmedzenia. Zlepší sa tým poskytovanie, pomôže sa pri rozhodovaní na rýchlo sa meniacich trhoch a lepšie sa budú riadiť dopravné toky.
- Modelovanie kvantových systémov, vrátaneako sú molekuly nových materiálov alebo liečiv. Kvantový počítač by bol skvelý pri zvládaní zložitosti a neistoty takýchto systémov. To zahŕňa aj modelovanie chemických reakcií a fyzikálnych interakcií.
- Riešenie matematických úloh, ktoré sú neuveriteľne ťažképre klasické počítače. Toto je dôležitá vlastnosť kvantových počítačov, ktorá otvorí novú stránku v kryptografii – väčšina bežných šifrovacích systémov bude zraniteľná.
Doteraz najvýkonnejší kvantový procesor vytvorila IBM a má 127 qubitov.
Fyzikálne základy: Základy
Čo umožní kvantovým počítačom riešiť problémy lepšie, rýchlejšie a efektívnejšie ako klasické stroje? Čo zabezpečí kvantovú prevahu?
Kvantová výpočtová technika, ako už názov napovedá,založené na procesoch kvantovej fyziky. Podľa postulátu kvantovej fyziky až do okamihu merania elektrón (alebo iná najmenšia častica, napríklad fotón) nemá jednoznačné súradnice, ale súčasne sa nachádza vo všetkých bodoch obežnej dráhy. Táto oblasť súčtu všetkých stavov častice sa nazýva elektrónový oblak. Zjednodušene môžeme povedať, že tento elektrónový oblak je fyzikálny qubit (q-bit, kvantový bit) – základná jednotka informácie v kvantových výpočtoch.
Qubity hrajú rovnakú úlohu v kvantových výpočtochako bity v klasickej výpočtovej technike. Ale ak sú klasické bity binárne a môžu byť iba v pozícii 0 alebo 1, potom sú qubity v superpozícii všetkých možných stavov. Preto kvantový počítač rieši problém nie sekvenčným vyčíslením, ale zvážením mnohých možných možností naraz. Prirodzene, rýchlosť výpočtu sa radikálne zvyšuje.
Ďalšou dôležitou vlastnosťou je zapletenie.Tento jav popisuje takú vlastnosť kvantových častíc, keď sa výsledky spoločných meraní vzdialených častíc ukážu ako korelované, pričom merania častíc oddelene sú úplne náhodné. Čím viac qubitov sa vám podarí zmiasť a vytvoriť jeden systém, tým výkonnejší bude počítač a tým zložitejšie úlohy môžete vyriešiť.
Qubity hrajú rovnakú úlohu v kvantových výpočtoch ako bity v klasických výpočtoch
Súčasný stav a problémy
V médiách sa neustále objavujú informácie o všetkomnové pokroky v kvantovej výpočtovej technike – napríklad na konci roka 2019 Google nahlas oznámil dosiahnutie kvantovej prevahy. Realita je ale taká, že zatiaľ kvantové počítače riešia len vysoko špecializované úlohy.
Napríklad algoritmus na distribúciu fotoreportáží,ktorý bol zobrazený v Číne na počítači Jiuzhang. Tento problém je jedným z tých, ktoré boli navrhnuté na preukázanie kvantovej nadradenosti. A kvantové počítače sa s takýmito úlohami vyrovnávajú oveľa efektívnejšie ako superpočítače.
Ale zatiaľ čo kvantový počítač vypočítava vlastnostilátky, ale len tie najjednoduchšie a najznámejšie. A nie je dostatok sily na vytvorenie látok s požadovanými vlastnosťami alebo na optimalizáciu logistických tokov. Doteraz najvýkonnejší kvantový procesor vytvorila IBM a má 127 qubitov. A na vyriešenie problémov uvedených na začiatku článku budú potrebné tisíce qubitov. Nemožno však povedať, že pokrok v oblasti kvantových počítačov za posledných desať rokov bol obrovský a zatiaľ neexistujú žiadne viditeľné prekážky pokroku.
Ale problémy určite existujú.Ide napríklad o vytvorenie kvantovej pamäte, ktorá by umožnila vrátiť sa k riešeniu konkrétneho problému a uložiť výsledky výpočtov. Od toho všetkého závisí problematika škálovania systému, zvyšovania koherentného času, korekcie chýb - zvýšenie výpočtového výkonu. Veľa otázok je aj v softvérovej časti, keďže na to, aby sme mohli pracovať s výsledkami výpočtov, musíme „preložiť“ dáta získané v kvantových výpočtoch do jazyka klasických výpočtov. A stále je tu obrovské pole pre prácu.
Superpočítač nemôže robiť všetko, ale vyrieši kopu problémov
Keď sa realita okolo neustále mení,Chcem sa spýtať naivnú otázku – mohol by dostatočne výkonný kvantový počítač toto všetko vopred „predvídať“? Odpoveď: nie, žiadny počítačový systém nemá dar predvídavosti.
Ale je to práve v tak rýchlo sa meniacomkvantový počítač by pomohol pri výbere optimálnej stratégie na trhu, našiel by najlepšie logistické možnosti, čo je obzvlášť cenné v podmienkach, keď je situácia na dopravnom trhu nestabilná. Zatiaľ však v žiadnej krajine na svete neexistuje výkonný kvantový stroj, ktorý by si s takýmito úlohami poradil. A v najbližších rokoch sa pravdepodobne neobjaví.
Čítaj viac:
Vedci našli čiernu dieru, ktorá je 50-krát väčšia ako galaxie
Fyzici dokázali, že voda sa pri nízkych teplotách mení na dve kvapaliny
Rusko vynašlo zliatinu, ktorá odolá energii termonukleárneho reaktora