Czym są Obliczenia kwantowe (Quantum Computing)

851

Obliczenia kwantowe (Quantum Computing) to dziedzina obliczeń skoncentrowana na rozwijaniu technologii komputerowej opartej na zasadach teorii kwantowej, która wyjaśnia zachowanie energii i materiału na poziomie atomowym i subatomowym.

Klasyczne komputery, których obecnie używamy, 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 unikalną zdolność imiesłowów subatomowych, która pozwala im istnieć w więcej niż jednym stanie, tj. 1 i 0 jednocześnie. Superpozycja i splątanie to dwie cechy fizyki kwantowej, na których oparte są te superkomputery. To pozwala komputerom kwantowym na obsługę operacji z wykładniczo wyższymi prędkościami niż komputery konwencjonalne i przy znacznie mniejszym zużyciu energii. 

Warto zapamiętać:

  • Obliczenia kwantowe to nauka o tym, jak wykorzystywać zjawiska w fizyce kwantowej do tworzenia nowych sposobów obliczeń
  • Podstawą obliczeń kwantowych jest Qubit. W przeciwieństwie do zwykłego bitu komputerowego, który może wynosić 0 lub 1, Qubit może być jednym z nich lub superpozycją zarówno 0, jak i 1.

Zrozumienie obliczeń kwantowych

„Podczas gdy klasyczny komputer jest bardzo dobry w rachunku różniczkowym, komputer kwantowy jest jeszcze lepszy w sortowaniu, znajdowaniu liczb pierwszych, symulowaniu molekuł i optymalizacji, a tym samym może otworzyć drzwi do nowej ery obliczeniowej”, zauważył raport Morgan Stanley.

Według Institute for Quantum Computing na University of Waterloo dziedzina obliczeń kwantowych rozpoczęła się w latach 80. Następnie odkryto, że niektóre problemy obliczeniowe można rozwiązać bardziej skutecznie za pomocą algorytmów kwantowych niż za pomocą ich klasycznych odpowiedników.

Obliczenia kwantowe mogą znacznie przyczynić się w dziedzinie finansów, spraw wojskowych, wywiadu, projektowania i odkrywania leków, projektowania przestrzeni powietrznej, narzędzi (syntezy jądrowej), projektowania polimerów, sztucznej inteligencji (AI) i wyszukiwania Big Data oraz produkcji cyfrowej. 

Jego potencjał i przewidywana wielkość rynku zaangażowały niektóre z wiodących 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. 

Kwantowa supremacja?

23 października 2019 r. Google (firma Alphabet) ogłosił, że osiągnął „supremację kwantową”, co oznacza, że ​​użył komputera kwantowego, aby szybko rozwiązać problem, który konwencjonalny komputer zająłby niepraktycznie długo (tysiące lat). IBM natychmiast zakwestionował to twierdzenie, mówiąc, że ich konwencjonalne superkomputery mogą rozwiązać problem w ciągu dwóch dni.