Šta je kvantni računar i koji je njegov značaj za svijet nauke i tehnologije



Nedavno je internetom kružila vijest kako je Googleov istraživački tim postigao veliki napredak u kvantnom računanju poznat i kao kvantna nadmoć. To je termin koji znači da je kvantni računar upotrebljen kako bi se riješio zadatak koji bi se na klasičnom računaru rješavao jako dugo. No, šta je to kvantni računar i kakav je njegov značaj za nauku i svijet? U nastavku teksta vam donosimo nekoliko informacija o ovom naučnom poduhvatu.


Razvoj kvantnog računara je trajao dugo. Mnogi iz Googlea ističu kako se rad na ovom projektu čini kao jednom velikom lekcijom o svemu što još uvijek ne razumijemo o svijetu oko nas. Richard Feynman je jednom rekao: "Ako mislite da razumijete kvantnu mehaniku, vi ne razumijete kvantnu mehaniku". Dok svemir na svojim fundamentalnim razinama funkcionira na principu kvantne mehanike, ljudi i živa bića to ne doživljavaju na isti način. U stvari, mnogi se principi kvantne mehanike direktno proturječe našim opažanjima prirode. Ipak, svojstva kvantne mehanike imaju ogroman potencijal za računanje.


1994. godine zanimanje za kvantno računanje poraslo je dramatično nakon što je matematičar Peter Shor razvio kvantni algoritam koji bi mogao efikasno pronaći glavne faktore velikog broja. Riječ efikasno ovdje znači pronaći u periodu praktične važnosti, što je izvan mogućnosti nekih vrhunskih klasičnih algoritama. Važnost ovog algoritma govori činjenica da se gotove sve internetske transakcije danas zasnivaju na RSA kriptosistemu.


Jedan bit u klasičnom računaru može pohraniti informacije u obliku 0 ili 1. Kvantni bit - ili qubit - može istovremeno biti i 0 i 1, stanje koje se naziva superpozicija. Ako imate dva kvantna bita to znači da postoje četiri moguća stanja koja možete staviti u superpoziciju, a ona rastu eksponencijalno. Sa 333 qubita postoji 2^333, ili 1.7x10^100 mogućih stanja koja možete staviti u superpoziciju, što kvantnom računaru omogućava da simultano istražuje ogromni prostor prepun mogućih rješenja problema.


Googleov kvantni računar

Istovremeno se dešava da se utvrđivanjem računskih mogućnosti stvaraju nove. Googleov kvantni računar je testno računanje završio u samo 200 sekundi, dok bi taj isti zadatak najmoćniji superračunari obavljali nekoliko hiljada godina. Ova brzina je moguća zbog kontrole koju uspijevaju postići na qubitima. Kvantni računari su skloni greškama, ali upravo je ovaj eksperiment pokazao sposobnost izvođenja preciznog računa s nekoliko grešaka nedovoljno velikih da je u stanju uveliko nadmašiti klasični računar.


Za naučnike koji su radili na ovom projektu, i općenito u nauci i tehnologiji, ovo je velika prekretnica u dosadašnjem radu na kvantnom računaru. Ali kako tvrde, pred njima je još uvijek dug put koji moraju preći da kvantno računanje pređe iz laboratorijskih eksperimenata do praktične primjene.


Ipak, značaj ovog eksperimenta se danas može mjeriti sa značajem prve rakete koja je u stanju napustiti gravitaciju Zemlje. Pokazuje nam šta je sve moguće i proširuje granice do sada naizgled nemogućeg.


Rad na kvantnom računaru započeo je prije 13 godina. Hartmut Neven, naučnik iz Googlea, 2006. godine je započeo propitivati ideju kako bi kvantno računanje moglo pomoći pri ubrzavanju strujnog učenja. Ideja je kasnije dovela do osnivanja Google AI Quantum tima, a 2014. godine Martin Martinis i njegov tim sa Sveučilišta Kalifornija pridružili su se Googleu kako bi im pomogli da izgrade kvantni računar.


Kvantni računar je u stanju da ponudi rješenja za neke od najvećih i najgorućih svjetskih problema, od klimatskih promjena do raznih bolesti. S obzirom na to da se priroda ponaša kvantno mehanički, kvantno računanje nam daje najbolju mogući šansu za razumijevanje i simuliranje prirodnog svijeta na molekularnoj razini. Pomoću ovog otkrića sada smo na korak od bliže primjene kvantnog računanja za, primjera radi, dizajniranje učinkovitijih baterija, stvaranje gnojiva uz manju potrošnju energije i otkrivanje koje molekule mogu lijekove učiniti još učinkovitijim.


IBM-ov kvantni računar

Ipak, te su primjene još uvijek godinama istraživanja daleko, te je potrebno prvo se posvetiti izgradnji kvantnog računara bez greški kako bi imao snagu da pronađe ova rješenja. Problem je kada se stvara nešto novo, što još nikada prije nije bilo dizajnirano, za to nema knjige niti upustva za reprodukciju. Ako je naučnicima potreban jedan dio, oni ga moraju izmisliti i sami izgraditi. Ako on ne radi - a često ne - moraju ga redizajnirati i ponovo izgraditi.


Kao i kod svake napredne tehnologije, kvantno računanje pokreće mnoga pitanja i strepnje. Eksperti iz Googlea tvrde kako su razmišljajući o ovim pitanjima, slijedili niz AI načela koja su razvili kako bi odgovorno vodili brojne inovacije napredne tehnologije. I dok istraživanja o kvantnim računarima nastavljaju da se razvijaju manhitim tempom (Google nije jedini koji to radi, IBM također), mnoge državne organizacije i vojne agencije finansiraju i podržavaju razvoj kvantnog računara, jer bi njegova upotreba jako puno doprinijela potrebama civilne i nacionalne sigurnosti, pogotovo po pitanju kriptoanalize.

   |  

   |  

  • Facebook - White Circle
  • YouTube
  • Instagram - White Circle
  • Twitter - White Circle

evolucijaportal@gmail.com   |   71000 Sarajevo, Bosna i Hercegovina

© 2019 BY e-volution.com