Kvantu datori liek mums neizpratnē saraukt pieres un tajā pašā laikā rada mūsos ziņkāri. Šajā rakstā mēs mēģināsim noskaidrot, kā tie atšķiras no mūsu pastāvīgajiem datoriem, kā arī kāda veida problēmas tie nākotnē spēs atrisināt. Apskatīsim tuvāk to, ko sola mūsu nākotne!

Kāda ir to atšķirība no klasiskā datora?

Klasiskajā datorā informācija tiek attēlota bitu veidā, kas var saturēt “0” vai “1” vērtības. Kvantu biti (vai kubiti) var uzkrāt sarežģītāku informāciju nekā klasiskie biti. Tās var būt stāvoklī “0”, stāvoklī “1”, bet arī “0” un “1” superpozītā. Tādējādi divi kubiti var ļaut uzlikt 4 dažādus veidus (2² veidus), 4 kubiti var uzlikt 16 (24) utt. Vienkārši sakot, kvantu datora pārstrādes jauda katru reizi divreiz palielinās par katru pievienoto kubitu, teorētiski ļaujot sasniegt neticamu jaudas līmeni. Piemēram, lai sasniegtu līdzvērtīgu “tikai” kopā strādājošiem 250 kubitiem, mums vajadzētu 1080 klasiskos bitus, lai uzkrātu līdzvērtīga apjoma datus. Tātad vairāk bitu nekā atomu visā pazīstamajā Visumā.

Kas no tā mainīsies?

  • Aizsardzības sistēmu uzlaušana:

Lai gan RSA aizsardzības sistēmai, ko izmanto e-komercijas vietnēs maksājumu aizsardzībai, būtu nepieciešams apmēram viens miljards gadu normālam datoram, lai to uzlaustu, kvantu datoram būtu nepieciešams vien aptuveni simts sekundes ar dažiem tūkstošiem kubitiem. Protams, mums nevajadzētu uztraukties pārāk daudz, jo matemātiķi un inženieri jau ir izstrādājuši kvantitatīvos algoritmus, kas aizstātu agrākos drošības protokolus, taču to jauda tomēr ir iespaidīga.

Bet kvantu datora spēks nebūs noderīgs tikai spēcīgu paroļu uzlaušanai, un šeit ir daži piemēri no parastajām lietojumprogrammām, kas var būt noderīgas sabiedrībai.

  • Mēslošanas līdzekļu izmaksu samazināšana un cīņa pret globālo sasilšanu

Slāpekļa fiksācijas procesam nepieciešama vide ar augstu spiedienu un ļoti augstu temperatūru. Rezultātā tas pats par sevi patērē no 1 līdz 2 procentiem no globālās enerģijas apjoma gadā. Pētnieki jau sen mēģina atrast katalizatoru, kas ļautu fiksēt slāpekli normālā temperatūrā. Bet, lai to paveiktu, ir jāspēj simulēt precīzu ķīmisko reakciju darbību šajā kontekstā, un šis uzdevums ir pārāk sarežģīts klasiskajam datoram, bet tas būtu pilnīgi piemērots 100 līdz 200 kubitu kvantu datoram. Tā rezultātā drīz vien varam gaidīt tāda katalizatora izstrādi, kas spēj tiešā veidā iegūt oglekli, kas atrodas gaisā, un tādējādi atmosfērā emitēto CO2 emisiju samazinātu par 80 līdz 90%.

  • Magnētisko satiksmes vilcienu izveide

Jūs esat greizsirdīgs uz Maglev japāņu vilcienu, kas var sasniegt 600 km/h? Tad jums būs prieks zināt, ka kvantu dators spētu dot ieguldījumu šādu transportlīdzekļu izstrādes vienkāršošanā. Ļoti sarežģītu vienādojumu atrisināšana var palīdzēt radīt jaunus supravadītājus materiālus. Tas ne tikai ļautu izveidot ātrgaitas vilcienus, kas, pateicoties magnētismam, varētu slīdēt uz virsmas, bet arī radīt bezzudumu elektroenerģiju.

Kad mēs sāksim redzēt šos burvīgos datorus?

Lai gan nav vairs šaubu par šādu datoru piedāvātajām iespējām, šādu ierīču izveide prasīs, lai cilvēce pārvarētu dažas nopietnas problēmas. Kvantu datoram ir vajadzīga ļoti stabila vide, kas nozīmē strādāšanu iespējami aukstākajā temperatūrā, kas ir -273,13 ° C. Tādējādi kvantu datoriem būs nepieciešams tikt vadītam ar kriogēnu datoru, kurus kontrolētu klasiskais dators. Vienkārši sakot, tam būs vajadzīgs laiks, līdz mēs varēsim to novietot savā viesistabā.

Vēl viena liela problēma ir tā, ka jo lielāks kubitu daudzums, jo vairāk visa sistēma kļūst nestabila. Tātad, lai nepieļautu, ka dators nojūk, daļa no kubitiem būs jāizmanto, lai pārraudzītu citus. Bet mums nevajadzētu pārāk daudz uztraukties par drīzu šādu datoru parādīšanos, jo eksperti prognozē, ka kvantu dators tiks izlaists tirgū vien tuvāko 10 līdz 15 gadu laikā.