Počítače byly kdysi považovány za technologie dostupné pouze pro vědce a školené profesionály. V druhé polovině 70. let však došlo v historii výpočetní techniky k seismickému posunu. Nejen, že se auta staly mnohem menšími a silnějšími. Stali se dostupnými pro všechny ve svém vlastním domě.
O kvantovém zpracování
Kvantová výpočetní technika je dnes v plenkách. Zahrnují některé z nejvíce vyčerpávajících pojmů z fyziky 20. století. V USA experimentují a staví první kvantové počítače Google, IBM a NASA. Čína do těchto technologií také aktivně investuje.
Domníváte se, že dojde k podobnému posunu směrem ke kvantovému počítání, když si nadšenci mohou hrát s kvantovými počítači ze svých domovů? To se stane mnohem dříve, než si většina lidí myslí.
Vzestup osobních počítačů
Propagační video:
První počítače byly vytvořeny v 50. letech 20. století. Byli velcí, často nespolehliví a podle dnešních standardů nijak zvlášť mocní. Byly navrženy k řešení globálních výzev, jako je vývoj první vodíkové bomby.
V roce 1964 psali John Kemeny a Thomas Kurtz jazyk BASIC. Jejich cílem bylo vytvořit jednoduchý programovací jazyk, který by se snadno naučil a umožnil komukoli jej používat. V důsledku toho přestalo být programování výhradně pro vysoce kvalifikované vědce. Kdokoli by se to mohl naučit, kdyby chtěl.
Tento posun v oblasti výpočetní techniky pokračoval, když se na konci 70. let objevily první domácí počítače. Záliby si nyní mohli koupit svůj vlastní počítač a programovat ho doma. Rodiče a děti mohli studovat společně. Tyto prvotní počítače nebyly moc silné a vy s nimi můžete dělat omezené množství věcí, ale byli velmi nadšení.
Když si lidé hráli se svými auty, uvědomili si, že potřebují více funkcí a více energie. Zakladatelé společností Microsoft a Apple si uvědomili, že domácí počítač má obrovskou budoucnost.
Téměř každý Američan má nyní notebook, tablet nebo smartphone - nebo všechny tři. Tráví spoustu času na sociálních médiích, elektronickém obchodování a vyhledávání na internetu.
Žádná z těchto aktivit neexistovala v 50. letech 20. století. Nikdo v té době nemohl na takovou věc myslet. K jejich vývoji vedla dostupnost nového nástroje, počítače.
Zadejte Quantum
Klasické výpočty, stejně jako počítač u vás doma, jsou založeny na lidských výpočtech. Stroj rozdělí veškerý výpočet na základní části: binární číslice 0 a 1. Naše počítače dnes používají bity z binárních číslic - protože je lze snadno implementovat pomocí přepínačů, které jsou buď zapnuté nebo vypnuté.
Kvantové počítání je založeno na tom, jak vesmír počítá. Obsahuje všechny klasické výpočty, ale zahrnuje také několik nových konceptů, které vycházejí z kvantové fyziky.
Místo bitů má kvantové výpočty qubits. Výsledek kvantového zpracování je však přesně stejný jako v klasickém zpracování: počet bitů.
Rozdíl je v tom, že během tohoto procesu může počítač manipulovat s qubity pomocí bitů. To může dát qubits do superpozice států a zamotat je.
Co to znamená?
Jak superpozice, tak zapletení jsou pojmy kvantové mechaniky, s nimiž většina lidí není obeznámena. Superpozice zhruba znamená, že qubit může být kombinací buď 0 nebo 1. Entanglement znamená korelace mezi qubits. Když je změřen jeden z dvojice zamotaných qubits, okamžitě ukazuje, jakou hodnotu získáte, když změříte jeho partnera. To Einstein nazýval „strašidelnou akcí na dálku“.
Matematika potřebná k úplnému popisu kvantové mechaniky je skličující a toto pozadí je nutné pro návrh a sestavení kvantového počítače. Matematika potřebná k pochopení kvantových výpočtů ak zahájení navrhování kvantových obvodů je však mnohem jednodušší: algebra středních škol je v zásadě jediným požadavkem.
Kvantové výpočty a vy
Kvantové počítače se teprve začínají. Jsou to velké stroje, které jsou nespolehlivé a ještě nejsou mocné.
Na co budou použity? Kvantové výpočty mají v kryptografii důležité aplikace. V roce 1994 matematik MIT Peter Shore ukázal, že pokud by byly postaveny kvantové počítače, mohly by rozbít moderní metody šifrování na internetu. Toto podnítilo vytvoření nových způsobů šifrování dat, která by vydržela kvantové útoky, a uvedla éru postkvantové kryptografie.
Vypadá také, že kvantové výpočty pravděpodobně budou mít velký vliv na chemii. Existují určité reakce, které je pro klasické počítače obtížné simulovat. Chemici doufají, že kvantové počítače budou při simulaci těchto jevů efektivní.
Ale nemyslíme si, že má smysl spekulovat o tom, co bude většina lidí dělat s kvantovými počítači za 50 let. Kdy se kvantové výpočty stanou něčím, co může každý doma použít?
Odpověď zní, že je to již možné. V roce 2016 přidala IBM do cloudu malý kvantový počítač. Kdokoli s připojením k internetu může v tomto počítači navrhnout a spustit své vlastní kvantové obvody. Kvantový obvod je posloupnost základních kroků, které provádějí výpočet.
Kvantový počítač IBM je nejen volně použitelný, ale má také jednoduché grafické rozhraní. Je to malý, ne moc výkonný stroj, podobný prvním domácím počítačům, ale fandové už mohou začít hrát. Posun začal.
Závěr
Lidé vstupují do éry, kde je učení a experimentování s kvantovým výpočtem snadné. Stejně jako u prvních domácích počítačů může být nejasné, že existují problémy, které je třeba vyřešit pomocí kvantových počítačů, ale když lidé hrají, myslím, že pravděpodobně zjistí, že potřebují více energie a více funkcí. Tím se otevře cesta novým aplikacím, o kterých si zatím nejsme vědomi.
Autor: Angelina Simakova
A nyní nabízíme ke čtení alternativní pohled na kvantové počítače: "Kvantový počítač? Ne dnes! Ne zítra! Nikdy …?"