Viimeiset vuosikymmenet tietokoneet kehittyivät hyvin nopeasti. Itse asiassa yhden sukupolven muistoihin ne menivät suuresta putkesta, miehittivät valtavia huoneita pienoiskoossa. Muisti ja nopeus kasvoivat nopeasti. Mutta hetki tuli, kun esiin tuli tehtäviä, jotka olivat ylivoimaisten nykyaikaisten tietokoneiden voiman lisäksi.
Mikä on kvanttitietokone?
Uusien tehtävien syntyminen, jotka ovat tavallisten tietokoneiden ulkopuolella, on pakotettu etsimään uusia mahdollisuuksia. Ja perinteisten tietokoneiden vaihtoehtona kvantti ilmestyi. Kvanttimittari on atk-tekniikka, joka perustuu toiminnan kvanttimekaniikan elementteihin. Kvanttimekaniikan tärkeimmät määräykset muotoiltiin viime vuosisadan alussa. Sen ulkoasu sai mahdollisuuden ratkaista monia fysiikan ongelmia, jotka eivät löytäneet ratkaisua klassiseen fysiikkaan.
Vaikka quanta-teoria jo laskee toisen vuosisadan, se on silti ymmärrettävissä vain kapealle erikoispiirille. Mutta kvanttimekaniikalla on todellisia tuloksia, joihin olemme jo tottuneet - lasertekniikka, tomografia. Ja viime vuosisadan lopulla kvanttilaskennan teoria kehitti Neuvostoliiton fyysikko Yu Manin. Viisi vuotta myöhemmin David Deutsch esitteli idean kvanttikoneesta.
Onko olemassa kvanttitietokone?
Mutta ajatusten ruumiillistuma ei ollut niin yksinkertainen. Ajoittain on raportoitu, että toinen kvanttitietokone on luotu. Tietotekniikan alalla jättiläisten työstää tällaisen tietotekniikan kehittämistä:
- D-Wave on Kanadasta sijaitseva yritys, joka aloitti toimintansa kvanttisten tietokoneiden tuotannon. Asiantuntijat kuitenkin keskustelevat siitä, ovatko nämä tietokoneet todellisia kvanttikoneita ja mitä etuja he antavat.
- IBM - luonut kvantti-tietokoneen ja avasi sen Internet-käyttäjille kvanttialgoritmien kokeiluissa. Vuoteen 2025 mennessä yhtiö aikoo luoda mallin, joka pystyy ratkaisemaan jo käytännön ongelmat.
- Google - julkaisi tämän vuoden julkaisun tietokoneella, joka pystyy osoittamaan kvantti-tietokoneiden paremmuuden perinteisissä tietokoneissa.
- Toukokuussa 2017 kiinalaiset tiedemiehet Shanghaissa totesivat, että maailman tehokkain kvanttikone on luotu, ylittäen signaalien prosessoinnin taajuuden analogit 24 kertaa.
- Heinäkuussa 2017, Quantum Technologiesin Moskovassa pidetyssä konferenssissa, ilmoitettiin, että 51-qubit-kvanttikone oli luotu.
Mikä on ero kvanttikoneen ja tavallisen tietokoneen välillä?
Kvanttimittarin perustavanlaatuinen ero laskentaprosessissa.
- Tavallisessa prosessorissa kaikki laskelmat perustuvat bitteihin, jotka ovat olemassa kahdessa tilassa 1 tai 0. Toisin sanoen kaikki työ on vähentynyt analysoimalla valtava määrä tietoja tietyn olosuhteiden noudattamiseksi. Kvanttitietokone perustuu kvibit (kvanttibitit). Niiden ominaisuus on kyky olla tilassa 1, 0 ja samanaikaisesti 1 ja 0.
- Kvanttitietokoneen kyvyt lisääntyvät huomattavasti, koska ei ole tarvetta etsiä oikeaa vastausta joukkoon. Tällöin vastaus valitaan jo saatavilla olevista muunnelmista tietyllä todennäköisyydellä kirjeenvaihtoon.
Mikä on kvanttitietokone?
Määrällisen tietokoneen periaate, joka perustuu riittävän todennäköisen ratkaisun valintaan ja kyky löytää tällainen ratkaisu monta kertaa nopeammin kuin nykyaikaiset tietokoneet, määrittää sen käyttötarkoituksen. Ensinnäkin tämäntyyppisen tietokonetekniikan syntyminen on huolestunut kryptografeista. Tämä johtuu kvantti-tietokoneen kyvystä laskea salasanat helposti. Niinpä Venäjän-amerikkalaisten tutkijoiden luoma voimakkain kvanttitietokone pystyy hankkimaan avaimia nykyisille salausjärjestelmille.
Kvantti-tietokoneissa on myös hyödyllisempia sovellettuja tehtäviä, jotka liittyvät alkeishiukkasten käyttäytymiseen, genetiikkaan, terveydenhuoltoon, rahoitusmarkkinoihin, verkkojen suojaamiseen viruksilta, tekoälyltä ja monilta muilta, joita tavalliset tietokoneet eivät pysty ratkaisemaan.
Kuinka kvantti tietokone järjestetään?
Kvanttitietokoneen rakentaminen perustuu qubitsin käyttöön. Nykyisin käytettyjen joukkojen fyysinen suorituskyky:
- hyppyjohtojen suprajohtajien renkaat, joissa on monisuuntainen virta;
- yksittäisten atomien, lasersäteiden vaikutuksen alaisena;
- -ioneja;
- fotonit;
- kehitetään puolijohdeteknologian nanokiteiden käyttöä.
Quantum computer - toiminnan periaate
Jos on olemassa varmuus klassisen tietokoneen työssä, niin kysymys siitä, kuinka kvanttimatriisi toimii, on vaikea vastata. Kvanttitietokoneen toiminnan kuvaus perustuu kahteen käsittämättömiin ilmaisuihin:
- päällekkäisyyden periaate on kysymys qubitistä, jotka pystyvät olemaan samanaikaisesti paikoissa 1 ja 0. Tämä mahdollistaa useita laskelmia samanaikaisesti, eikä vaihtoehtoja lajitella, mikä antaa suuren voiton ajassa;
- kvanttiymmärrys on A. Einsteinin toteama ilmiö, joka on kahden hiukkasen yhteenliittäminen. Yksinkertaisilla sanoilla, jos jollakin hiukkasista on positiivinen helikopteri, niin toinen välittömästi ottaa positiivisen helikopterin. Tämä suhde tapahtuu etäisyydestä riippumatta.
Kuka keksin kvantti-tietokoneen?
Kvanttimekaniikan perusteet esiteltiin viime vuosisadan alussa hypoteesina. Sen kehitys liittyy niin loistaviin fyysikkoihin kuin Max Planck, A. Einstein, Paul Dirac. Vuonna 1980 Antonov ehdotti ajatusta kvanttilaskennan mahdollisuudesta. Ja vuosi myöhemmin Richard Feyneman teoriassa mallinnut ensimmäisen kvanttikoneen.
Nyt kvantti-tietokoneiden luominen kehitysvaiheessa ja jopa vaikea kuvitella, mitä kvanttitietokone voi tehdä. Mutta on täysin selvää, että tämän suuntauksen hallitseminen tuo ihmisille monia uusia löytöjä kaikilla tieteenaloilla, antaa meille mahdollisuuden tarkastella mikro- ja makro maailmaa, oppia lisää mielen luonteesta ja genetiikasta.