Шта је квантно рачунарство?

Квантно рачунарство користи квантну механику за обраду огромних количина информација невероватном брзином. Потребно је неколико минута до неколико сати да квантни рачунар реши проблем за који би десктоп рачунару биле потребне године или деценије.

Квантно рачунарство поставља сцену за нову генерацију суперкомпјутера. Очекује се да ће ови квантни рачунари надмашити постојећу технологију у областима као што су моделирање, логистика, анализа трендова, криптографија и вештачка интелигенција.

Објашњено квантно рачунарство

Идеју о квантном рачунарству први су замислили раних 1980-их Ричард Фајнман и Јуриј Манин. Фејнман и Манин су веровали да квантни рачунар може да симулира податке на начин на који десктоп рачунар не може. Тек касних 1990-их истраживачи су направили прве квантне рачунаре.

Примарна процесорска јединица квантног рачунарства су квантни битови или кубити. Кубити се креирају у квантном рачунару користећи квантномеханичка својства појединачних атома, субатомских честица или суправодљивих електричних кола.

Кубити су слични битовима које користе десктоп рачунари у томе што кубити могу бити у квантном стању 1 или 0. Кубити се разликују по томе што такође могу бити у суперпозицији стања 1 и 0, што значи да кубити могу представљати и 1 и 0 истовремено.

Када су кубити у суперпозицији, два квантна стања се сабирају и резултирају другим квантним стањем. Суперпозиција значи да се више прорачуна обрађује истовремено. Дакле, два кубита могу истовремено представљати четири броја. Обични рачунари обрађују битове у само једном од два могућа стања, 1 или 0, а прорачуни се обрађују један по један.

Квантни рачунари такође користе преплитање за обраду кубита. Када је кубит уплетен, стање тог кубита зависи од стања другог кубита, тако да један кубит открива стање његовог неопаженог пара.

Квантни процесор је језгро рачунара

Стварање кубита је тежак задатак. Потребно је замрзнуто окружење да би се кубит одржао било који временски период. Суперпроводни материјали потребни за стварање кубита морају бити охлађени апсолутна нула (око минус 272 Целзијуса). Кубити такође морају бити заштићени од позадинске буке да би се смањиле грешке у прорачуну.

Унутрашњост квантног рачунара изгледа као фенси златни лустер. И, да, направљен је од правог злата. То је фрижидер за разблаживање који хлади квантне чипове тако да рачунар може да креира суперпозиције и заплете кубите без губитка било које информације.

Квантни рачунар прави ове кубите од било ког материјала који показује квантно механичка својства која се могу контролисати. Пројекти квантног рачунарства стварају кубите на различите начине, као што су петљање суперпроводне жице, ротирајући електрони и хватање јона или импулса фотона. Ови кубити постоје само на температурама испод нуле које се стварају у фрижидеру за разблаживање.

Програмски језик квантног рачунарства

Квантни алгоритми анализирају податке и нуде симулације на основу података. Ови алгоритми су написани у квантно фокусираном програмском језику. Истраживачи и технолошке компаније развили су неколико квантних језика.

Ово су неки од програмских језика квантног рачунарства:

• КИСКит: Тхе Квантни информациони софтверски комплет од ИБМ-а је библиотека пуног стека за писање, симулацију и покретање квантних програма.
• К#: Програмски језик укључен у Мицрософт Куантум Девелопмент Кит. Комплет за развој укључује квантни симулатор и библиотеке алгоритама.
• Цирк: А квантни језик који је развио Гугл који користи питхон библиотеку за писање кола и покретање ових кола у квантним рачунарима и симулаторима.
• Форест: Развојно окружење које је креирао Ригетти Цомпутинг које пише и покреће квантне програме.

Користи се за квантно рачунарство

Прави квантни рачунари постали су доступни у последњих неколико година, а само неколико великих технолошких компанија има квантни рачунар. Неке од ових технолошких компанија укључују Гоогле, ИБМ, Интел и Мицрософт. Ови технолошки лидери раде са произвођачима, фирмама за финансијске услуге и биотехнолошким фирмама на решавању разних проблема.

Доступност квантних компјутерских услуга и напредак у рачунарској снази дају истраживачима и научницима нове алате за проналажење решења за проблеме које је раније било немогуће решити. Квантно рачунарство је смањило количину времена и ресурса потребних за анализу невероватних количина податке, креирајте симулације о тим подацима, развијајте решења и креирајте нове технологије које поправљају проблеме.

Бизнис и индустрија користе квантно рачунарство за истраживање нових начина пословања. Ево неколико пројеката квантног рачунарства који могу бити од користи пословању и друштву:

• Ваздухопловна индустрија користи квантно рачунарство како би истражила боље начине управљања ваздушним саобраћајем.
• Финансијске и инвестиционе фирме се надају да ће користити квантно рачунарство за анализу ризика и повраћаја финансијских инвестиција, оптимизацију портфолио стратегија и решавање финансијских транзиција.
• Произвођачи усвајају квантно рачунарство како би побољшали своје ланце снабдевања, створили ефикасност у својим производним процесима и развили нове производе.
• Биотехнолошке фирме истражују начине да убрзају откривање нових лекова.

Пронађите квантни рачунар и експериментишите са квантним рачунарством

Неки компјутерски научници развијају методе за симулацију квантног рачунарства на десктоп рачунару.

Многе од највећих светских технолошких компанија нуде квантне услуге. Када су упарене са десктоп рачунарима и системима, ове квантне услуге стварају окружење у којем квантна обрада — са десктоп рачунарима — решава сложене проблеме.

• ИБМ нуди ИБМ К окружење са приступом неколико стварних квантних рачунара и симулација које можете користити преко облака.
• Алибаба Цлоуд нуди а платформа за квантно рачунарство у облаку где можете покренути и тестирати квантне кодове по мери.
• Мицрософт нуди а квантни развојни комплет који укључује програмски језик К#, квантне симулаторе и развојне библиотеке кода спремног за употребу.
• Ригетти има квантно прву платформу у облаку која је тренутно у бета верзији. Њихова платформа је унапред конфигурисана са њиховим Форест СДК-ом.

Вести о квантном рачунарству у будућности

Сан је да ће квантни рачунари решавати проблеме који су тренутно превелики и сувише сложени да би се решили стандардним хардвером — посебно за моделирање животне средине и сузбијање болести.

Стони рачунари немају простора за покретање ових сложених прорачуна и обављање ове невероватне количине анализе података. Квантно рачунарство заузима највеће Велики података прикупља и обрађује ове информације за делић времена које би требало на десктоп рачунару. Подаци за које би десктоп рачунару требало неколико година за обраду и анализу потребно је само неколико дана за квантни рачунар.

Квантно рачунарство је још увек у повоју, али има потенцијал да реши најсложеније светске проблеме брзином светлости. Свако може нагађати колико ће квантно рачунарство расти и доступност квантних рачунара.