Výpočetní výkon dosahuje krizového bodu. Pokud budeme i nadále sledovat trend od zavedení počítačů do roku 2040, nebudeme mít schopnost napájet všechny stroje světa, pokud nebudeme schopni prolomit kvantové výpočty.
jak přehrávat zvuk přes svár
Kvantové počítače slibují vyšší rychlosti a robustnější zabezpečení než jejich klasický protějšek a vědci se snaží vytvořit kvantový počítač po celá desetiletí.
Co je kvantové a jak nám pomáhá?
Kvantové výpočty se liší od klasických výpočtů jedním zásadním způsobem - způsobem ukládání informací. Kvantová práce na počítači využívá podivné vlastnosti kvantové mechaniky, která se nazývá superpozice. Znamená to, že jedna „jednotka“ pojme mnohem více informací než ekvivalent nalezený v klasických výpočtech.
Informace se ukládají do „ bity „Ve stavu“ 1 ‚Nebo‘ 0 „, Jako vypínač, který se zapíná nebo vypíná. Naproti tomu kvantové výpočty mohou zahrnovat jednotku informací, kterou lze „ 1 „“ 0 „Nebo superpozice dvou stavů .
Představte si superpozici jako kouli. „ 1 „Je napsáno na severním pólu a“ 0 „Je napsáno na jihu - dva klasické bity. Kvantový bit (nebo qubit) však lze nalézt kdekoli mezi póly.
Kvantové bity, které lze zapínat a vypínat současně, poskytují revoluční, vysoce výkonné paradigma, kde jsou informace ukládány a zpracovávány efektivněji, řekl Dr. Kuei-Lin Chiu Alphr v roce 2017. Dr. Chiu byl výzkumníkem kvantově mechanického chování materiálů na Massachusetts Institute of Technology.
Schopnost ukládat mnohem větší množství informací do jedné jednotky znamená, že kvantové výpočty mohou být rychlejší a energeticky účinnější než počítače, které dnes používáme. Proč je tedy tak těžké toho dosáhnout?
Dělat qubits
Qubits, páteř kvantového počítače, je obtížné vyrobit a jakmile je zaveden, je ještě těžší jej ovládat. Vědci je musí přimět k interakci konkrétními způsoby, které by fungovaly v kvantovém počítači.
Vědci se pokusili k jejich výrobě použít supravodivé materiály, ionty držené v iontových pasti, jednotlivé neutrální atomy a molekuly různé složitosti. Ukázalo se však obtížné zajistit, aby dlouho drželi kvantové informace.
Viz související Jak sestavit vlastní počítač
V nedávném výzkumu vědci z MIT vymysleli nový přístup, využívající shluk jednoduchých molekul složených z pouhých dvou atomů jako qubits.
Používáme ultrakladé molekuly, jak řekl v roce 2017 Alphr profesor Martin Zwierlein, hlavní autor článku, Molekuly jsou již dlouho navrhovány jako nosiče kvantové informace s velmi výhodnými vlastnostmi oproti jiným systémům, jako jsou atomy, ionty, supravodivé qubity atd. Zde poprvé ukazujeme, že můžete takové kvantové informace ukládat po delší dobu do plynu ultrakladých molekul. Případný kvantový počítač bude samozřejmě muset také provádět výpočty, například nechat vzájemně interagovat qubity a realizovat takzvané brány. Zwierlein pokračoval: Ale nejdříve musíte ukázat, že se můžete dokonce držet kvantových informací, a to jsme udělali.
Qubity vytvořené na MIT se držely kvantové informace déle než předchozí pokusy, ale stále jen jednu sekundu. Tento časový rámec může znít krátce, ale je ve skutečnosti tisíckrát delší než srovnatelný experiment, který byl proveden, vysvětlil Zwierlein.
V poslední době vědci z University of New South Wales učinili významný průlom v tlaku na kvantové výpočty. Vynalezli nový typ qubit zvaný flip-flop qubit, který využívá elektron a jádro atomu fosforu. Jsou ovládány elektrickým signálem namísto magnetického, což usnadňuje jejich distribuci. „Flip-flop“ qubit funguje tak, že pomocí elektrického pole odtáhne elektron od jádra a vytvoří elektrický dipól.
Mimo qubits
Vědci však nemusí přijít jen na qubits. Potřebují také určit materiál, aby mohli úspěšně vyrábět kvantové výpočetní čipy.
Chiu papír , publikovaná dříve v roce 2017, našla ultratenké vrstvy materiálů, které by mohly tvořit základ kvantového výpočetního čipu. Chiu řekl Alphrovi: Zajímavé na tomto výzkumu je, jak jsme vybrali správný materiál, zjistili jeho jedinečné vlastnosti a využili jeho výhody k vytvoření vhodného qubitu.
Mooreův zákon předpovídá, že hustota tranzistorů na křemíkových čipech se zdvojnásobuje přibližně každých 18 měsíců, řekl Chiu Alphr. Tyto postupně zmenšené tranzistory však nakonec dosáhnou malého rozsahu, kde hraje důležitou roli kvantová mechanika.
Mooreův zákon, o kterém se Chiu zmínil, je výpočetní pojem vyvinutý spoluzakladatelem společnosti Intel Gordonem Moorem v roce 1970. Uvádí, že celkový výpočetní výkon pro počítače se zhruba každé dva roky zdvojnásobuje. Jak uvádí Chiu, hustota čipů klesá - problém, na který mohou kvantové výpočetní čipy potenciálně odpovědět.
Je kvantový výpočet konečným vaporwarem?
Co je vaporware?
V případě, že jste o termínu nikdy neslyšeli vaporware , je to v zásadě softwarový produkt, který je inzerován, ale ještě není k dispozici nebo pravděpodobně nikdy nebude k dispozici. Příkladem je softwarový produkt, který byl silně uváděn na trh, ale nikdy neuzřel denní světlo.
Navzdory tomu, že lidé po celá desetiletí vytvářejí optimistické předpovědi o dopadu kvantových počítačů a různých vylepšeních v obchodních a výzkumných prostředích, jak blízko jsme k dosažení snu o kvantových počítačích? Je tato situace předpovědí budoucího vaporware, nebo se stane něčím užitečným?
Ponoříme se do realita kvantového výpočtu v jiném článku. Stručně řečeno, kvantový počítač pravděpodobně v příštím roce nebo dvou provede velmi nerealistický výpočet rychleji než běžný počítač. Nebude to však přímočarý proces a nebude to levné ani výhodné pro každodenní spotřebitele.
