Komputery były kiedyś uważane za technologie dostępne tylko dla naukowców i przeszkolonych profesjonalistów. Jednak w drugiej połowie lat siedemdziesiątych w historii informatyki nastąpiła sejsmiczna zmiana. Nie tylko samochody stały się znacznie mniejsze i mocniejsze. Stały się dostępne dla każdego do użytku we własnym domu.
O komputerach kwantowych
Obliczenia kwantowe są obecnie w powijakach. Obejmują one najbardziej wyczerpujące koncepcje fizyki XX wieku. W Stanach Zjednoczonych Google, IBM i NASA eksperymentują i budują pierwsze komputery kwantowe. Chiny również aktywnie inwestują w te technologie.
Czy wierzysz, że nastąpi podobny zwrot w kierunku obliczeń kwantowych, gdy entuzjaści będą mogli bawić się komputerami kwantowymi w swoich domach? Stanie się to znacznie wcześniej, niż myśli większość ludzi.
Powstanie komputerów osobistych
Film promocyjny:
Pierwsze komputery powstały w latach pięćdziesiątych XX wieku. Były duże, często zawodne i niezbyt potężne jak na dzisiejsze standardy. Zostały zaprojektowane, aby sprostać globalnym wyzwaniom, takim jak opracowanie pierwszej bomby wodorowej.
W 1964 roku John Kemeny i Thomas Kurtz napisali język BASIC. Ich celem było stworzenie prostego języka programowania, który byłby łatwy do nauczenia i pozwalał każdemu na jego używanie. W rezultacie programowanie przestało być przeznaczone wyłącznie dla wysoko wykwalifikowanych naukowców. Każdy mógłby się tego nauczyć, gdyby chciał.
Ta zmiana w informatyce była kontynuowana, gdy pod koniec lat 70. pojawiły się pierwsze komputery domowe. Hobbyści mogli teraz kupić własny komputer i zaprogramować go w domu. Rodzice i dzieci mogli razem uczyć się. Te wczesne komputery nie były zbyt potężne i można było z nimi zrobić ograniczoną liczbę rzeczy, ale były one niezwykle entuzjastyczne.
Kiedy ludzie bawili się samochodami, zdawali sobie sprawę, że potrzebują więcej funkcji i większej mocy. Założyciele Microsoft i Apple zdali sobie sprawę, że komputer domowy ma przed sobą ogromną przyszłość.
Prawie każdy Amerykanin ma teraz laptopa, tablet lub smartfon - lub wszystkie trzy. Spędzają dużo czasu w mediach społecznościowych, handlu elektronicznym i wyszukiwaniu w Internecie.
Żadne z tych działań nie istniało w latach pięćdziesiątych. Nikt nie mógł wtedy wymyślić czegoś takiego. Dopiero dostępność nowego narzędzia, komputera, doprowadziła do ich rozwoju.
Wejdź do Quantum
Klasyczne obliczenia, podobnie jak komputer w Twoim domu, opierają się na obliczeniach człowieka. Maszyna rozbija wszystkie obliczenia na ich podstawowe części: cyfry binarne 0 i 1. Nasze komputery używają obecnie bitów z cyfr binarnych - ponieważ są one łatwe do wdrożenia za pomocą włączników lub wyłączników.
Obliczenia kwantowe opierają się na sposobie obliczania wszechświata. Zawiera wszystkie klasyczne obliczenia, ale zawiera również kilka nowych koncepcji, które pochodzą z fizyki kwantowej.
Zamiast bitów obliczenia kwantowe mają kubity. Jednak wynik obliczeń kwantowych jest dokładnie taki sam jak w klasycznych obliczeniach: liczba bitów.
Różnica polega na tym, że podczas tego procesu komputer może manipulować kubitami za pomocą bitów. Może umieścić kubity w superpozycji stanów i splątać je.
Co to znaczy?
Zarówno superpozycja, jak i splątanie to pojęcia mechaniki kwantowej, których większość ludzi nie zna. Superpozycja z grubsza oznacza, że kubit może być kombinacją 0 lub 1. Splątanie oznacza korelację między kubitami. Gdy mierzymy jeden z pary splątanych kubitów, natychmiast pokazuje, jaką wartość uzyskasz, mierząc jego partnera. To właśnie Einstein nazwał „upiorną akcją na odległość”.
Matematyka wymagana do pełnego opisania mechaniki kwantowej jest zniechęcająca, a ta wiedza jest niezbędna do zaprojektowania i zbudowania komputera kwantowego. Ale matematyka potrzebna do zrozumienia obliczeń kwantowych i rozpoczęcia projektowania obwodów kwantowych jest znacznie prostsza: algebra w szkole średniej jest w zasadzie jedynym wymaganiem.
Obliczenia kwantowe i Ty
Komputery kwantowe dopiero się zaczynają. Są to duże maszyny, które są zawodne i nie są jeszcze bardzo mocne.
Do czego będą używane? Obliczenia kwantowe mają ważne zastosowania w kryptografii. W 1994 roku matematyk z MIT, Peter Shore, wykazał, że gdyby zbudowano komputery kwantowe, mogłyby złamać nowoczesne metody szyfrowania w Internecie. To zachęciło do stworzenia nowych sposobów szyfrowania danych, które mogłyby wytrzymać ataki kwantowe, zapoczątkowując erę kryptografii post-kwantowej.
Wygląda również na to, że obliczenia kwantowe mogą mieć duży wpływ na chemię. Istnieją pewne reakcje, które są trudne do zasymulowania przez klasyczne komputery. Chemicy mają nadzieję, że komputery kwantowe będą skuteczne w symulowaniu tych zjawisk.
Uważamy jednak, że spekulacje na temat tego, co większość ludzi zrobi z komputerami kwantowymi za 50 lat, nie ma sensu. Kiedy komputery kwantowe staną się czymś, czego każdy będzie mógł używać w swoim domu?
Odpowiedź brzmi, że jest to już możliwe. W 2016 roku IBM dodał do chmury mały komputer kwantowy. Każdy, kto ma połączenie z Internetem, może zaprojektować i uruchomić własne obwody kwantowe na tym komputerze. Obwód kwantowy to sekwencja podstawowych kroków, które wykonują obliczenia.
Komputer kwantowy IBM jest nie tylko darmowy, ale ma również prosty interfejs graficzny. Jest to mała, niezbyt mocna maszyna, podobna do pierwszych domowych komputerów, ale hobbystów już można zacząć grać. Zmiana się rozpoczęła.
Wniosek
Ludzie wkraczają w erę, w której nauka i eksperymentowanie z komputerami kwantowymi jest łatwe. Podobnie jak w przypadku pierwszych komputerów domowych, może być niejasne, że istnieją problemy do rozwiązania za pomocą komputerów kwantowych, ale myślę, że kiedy ludzie grają, prawdopodobnie uznają, że potrzebują więcej mocy i więcej funkcji. Otworzy to drogę dla nowych aplikacji, o których jeszcze nie wiemy.
Autor: Angelina Simakova
A teraz proponujemy przeczytanie alternatywnego spojrzenia na komputery kwantowe: „Komputer kwantowy? Nie dzisiaj! Nie jutro! Nigdy…?”
