Obliczenia kwantowe
Co to są obliczenia kwantowe
Obliczenia kwantowe to dziedzina informatyki skupiona na rozwoju technologii komputerowej opartej na zasadach teorii kwantowej, która wyjaśnia zachowanie energii i materiału na poziomie atomowym i subatomowym.
Klasyczne komputery, których używamy dzisiaj, mogą kodować informacje tylko w bitach, które przyjmują wartość 1 lub 0. To ogranicza ich możliwości. Z drugiej strony obliczenia kwantowe wykorzystują bity kwantowe lub kubity. Wykorzystuje wyjątkową zdolność imiesłowów subatomowych, która pozwala im istnieć w więcej niż jednym stanie, tj. 1 i 0 w tym samym czasie. Superpozycja i splątanie to dwie cechy fizyki kwantowej, na których opierają się te superkomputery. Umożliwia to komputerom kwantowym obsługę operacji z szybkościami wykładniczymi wyższymi niż komputery konwencjonalne i przy znacznie mniejszym zużyciu energii.
Kluczowe wnioski
- Obliczenia kwantowe to nauka o tym, jak wykorzystywać zjawiska w fizyce kwantowej do tworzenia nowych sposobów obliczania
- Podstawą obliczeń kwantowych jest Qubit. W przeciwieństwie do zwykłego bitu komputerowego, który może mieć wartość 0 lub 1, Qubit może być jednym z tych lub superpozycją zarówno 0, jak i 1.
Zrozumienie obliczeń kwantowych
„Podczas gdy klasyczny komputer jest bardzo dobry w rachunku różniczkowym, komputer kwantowy jeszcze lepiej radzi sobie z sortowaniem, znajdowaniem liczb pierwszych, symulowaniem cząsteczek i optymalizacją, a tym samym może otworzyć drzwi do nowej ery obliczeniowej” – zauważono w raporcie Morgan Stanley.
Według Instytutu Obliczeń Kwantowych Uniwersytetu Waterloo dziedzina obliczeń kwantowych rozpoczęła się w latach 80-tych XX wieku. Następnie odkryto, że niektóre problemy obliczeniowe można rozwiązać skuteczniej za pomocą algorytmów kwantowych niż ich klasycznych odpowiedników.
Obliczenia kwantowe mogą wnieść znaczący wkład w dziedzinie finansów, spraw wojskowych, wywiadu, projektowania i odkrywania leków, projektowania przestrzeni kosmicznej, usług użyteczności publicznej (synteza jądrowa), projektowania polimerów, sztucznej inteligencji (AI) i wyszukiwania dużych zbiorów danych oraz produkcji cyfrowej.
Jego potencjał i przewidywana wielkość rynku zaangażowały niektóre z najbardziej znanych firm technologicznych do pracy w dziedzinie obliczeń kwantowych, w tym IBM, Microsoft, Google, D-Waves Systems, Alibaba, Nokia, Intel, Airbus, HP, Toshiba, Mitsubishi, SK Telecom, NEC, Raytheon, Lockheed Martin, Rigetti, Biogen, Volkswagen i Amgen.
Supremacja kwantowa?
23 października 2019 roku firma Google ogłosiła, że osiągnęła „supremację kwantową”, co oznacza, że użyła komputera kwantowego do szybkiego rozwiązania problemu, którego rozwiązanie na konwencjonalnym komputerze zajęłoby niepraktycznie dużo czasu (tysiące lat). IBM natychmiast zakwestionował to twierdzenie, twierdząc, że ich konwencjonalne superkomputery mogą rozwiązać problem w ciągu kilku dni