Calculatoarele cuantice

Ce sunt calculatoarele cuantice?

01.12.2018

Încă din 2013, Google și NASA investesc fonduri importante în dezvoltarea computerelor cuantice. Calculatoarele cuantice reprezintă următorul pas în revoluția tehnologică. Deși acest lucru devine din ce în ce mai evident, există încă persoane care nu sunt familiarizate cu conceptul de calculator cuantic sau cum funcționează acesta.

Motivul pentru care calculatoarele cuantice nu trebuie neglijate este următorul: componentele actualelor PC-uri, care au la bază siliciu, au început deja să își atingă limitele. Prin urmare, este necesară o nouă tehnologie care să susțină funcționarea calculatoarelor, iar mecanica cuantică oferă o soluţie. Cu toate acestea, soluția oferită este mai greu de înțeles.

Cum funcționează un calculator cuantic?

Un calculator cuantic reprezintă un computer care funcționează pe baza unor fenomene cuantice. Este vorba de superpoziție și entanglement. Acesta nu funcționează pe bază de tranzistori, așa cum sunt calculatoarele folosite la ora actuală.

Un calculator cuantic nu funcționează pe bază de tranzistori

Această definiție nu este însă foarte clară pentru cei care nu au nicio legătură cu fizica cuantică sau cu fenomenele cuantice. Așadar, ce sunt superpoziția și entanglementul?

Superpoziția și entanglement-ul

Principiul superpoziției mai este numit și principiul suprapunerii. Acest principiu are la bază următorul fenomen: pentru orice sistem linear, răspunsul dat la un moment dat și la o anumită poziție de către mai mulți stimuli este echivalent cu suma răspunsurilor generate de fiecare stimul în parte.

Entanglementul sau inseparabilitatea cuantică este un fenomen cuantic în care stările cuantice ale mai multor obiecte sau particule elementare diferite sunt „legate” între ele.

Biți și qubiți

În cazul unui calculator clasic, se utilizează biți, în timp ce un calculator cuantic folosește qubiți. Diferența este reprezentată de faptul că biții pot fi 1 și 0, în timp ce un qubit poate avea atât valorile biților, precum și oricare superpoziție cuantică a lor. În mod automat, acestea pot să efectueze un număr mult mai ridicat de operații, într-un timp mult mai redus.

Pentru a înțelege acest lucru, trebuie pentru început să definim conceptul computației clasice, folosit de calculatoarele actuale. Acest proces are la bază biții. Ei pot avea la bază două stări: 0 sau 1. Există. așadar, două stări clare în care un bit se poate afla într-un anumit moment. 8 biţi definesc un octet (byte). Mai departe avem o serie de supra-diviziuni al octetului: kiloocteţi, megaocteţi, gigaocteţi, terocteți. Este vorba de șiruri foarte lungi, împărțițe în grupuri formate de octeți. Acest aranjament binar (șiruri foarte lungi) are, însă, limitele lui.

Aranjamentul binar care stă la baza computerelor actuale are și el limitele lui

Pe de altă parte, computaţia cuantică folosește un tip de logică ce utilizează principiile  mecanicii cuantice pentru a realiza diverse operaţii.

Qubiţii au, așadar, atât stări multiple, precum și superpoziţii de stări. Ei pot avea valoarea 0 sau 1, pot lua starea 0-1 sau 0+1, precum și starea 0 și 1, toate în acelaşi timp. Qubiții sunt mult mai complecși decât octeții, iar efectuara de operații cu aceștia poate fi mai simplificată, lucru ce aduce o serie de avantaje, printre care cel mai important este creșterea vitezei de procesare a informației.

Qubiții sunt mult mai complecși decât octeții, iar efectuarea de operații cu aceștia poate fi mult simplificată

Superpoziţia este reprezentată de orice combinare de qubiți. În același timp, entanglement-ul se referă la posibilitatea aproape infinită de legături între sistemele cuantice. Acest fenomen mai are și avantajul unei procesări paralele a informațiilor. Efectuarea unei asemenea operații nu este însă posibilă în cazul calculatoarelor clasice.

Prin urmare, dacă o anumită operație complicată poate dura câțiva ani, dacă este procesată de un computer clasic, în cazul unui calculator cuantic poate dura doar câteva secunde.

Computerele cuantice pot efectua cu o viteză mai ridicată anumite tipuri de calcule matematice

Supremația calculatoarelor cuantice

Încă din anul 2013, compania Google și NASA investesc fonduri importante în dezvoltarea computerelor cuantice. Computerul la care lucrează poartă numele de D-Wave Two.

Supremația cuantică reprezintă capacitatea computerelor cuantice de a îndeplini anumite sarcini pe calculatorul clasic nu le poate face.

Primul calculator cuantic se numește D-Wave și a fost creat de compania britanică D-Wave Systems. Compania a creat și vândut mai multe calculatoare cuantice, iar tehnologia lor este garantată de peste 160 de brevete de invenție.

Tehnologia calculatoarelor cuantice produse de D-Wave Systems este garantată de peste 160 de brevete de invenție

Nu se cunosc prea multe informații despre modul în care funcționează aceste computere cuantice produse de D-Wave Systems și nici despre cum a reușit compania să pună în practică diverse noțiuni teoretice. De fapt, acest lucru încearcă să facă și Google împreună cu NASA.

Într-un articol publicat în noiembrie 2018 în revista MIT Technology, Google și NASA lucrează în continuare pentru a dovedi ”supremația cuantică”. Conform sursei citate, realizarea acestui obiectiv este o chestiune de doar câteva luni.

Cât costă un calculator cuantic?

10 milioane de dolari, atât a costat primul computer cuantic, numit Wave One, vândut de compania D-Wave Systems. Cumpărătorul este Lockheed Martin, compania americană și constructor aerospațial, specializată în domeniul militar, al securității și al tehnologiei. Semnarea contractului de vânzare avea loc în urmă cu șapte ani, iar de atunci până acum D-Wave Systems a lansat mai multe modele de calculatoare cuantice. Cea mai recentă lansare a avut loc în 2017, când a fost scos pe piață modelul D-Wave 2000Q, care are un sistem cu 2.000 de qubiți și caracteristici avansate de control.

 

 

Citiți și despre:

  • Evenimentul România Durabilă – AgriBusiness are loc pe 7 noiembrieEvenimentul România Durabilă – AgriBusiness are loc pe 7 noiembrie Marţi 7 noiembrie, începând cu ora 8.30, are loc evenimentul România Durabilă - AgriBusiness "Contribuţia agriculturii la viitorul model economic românesc", în cadrul Academiei de Studii Economice - Aula […]
  • Predicțiile Kaspersky Lab pentru 2019Predicțiile Kaspersky Lab pentru 2019 Amenințările digitale tot mai sofisticate vor schimba și în 2019 peisajul cibernetic global. Kaspersky Lab, companie globală din domeniul securității cibernetice, prezentă pe piață de peste 20 de ani, a […]
  • Cum se construiește o campanie eficientă de Google AdWords?Cum se construiește o campanie eficientă de Google AdWords? Campaniile de promovare pe Google pot avea rezultate excepţionale dacă se ține cont de o serie de reguli. Google este de departe cel mai folosit motor de căutare de informații pe net, conform statisticilor – […]
  • Plăţile cu telefonul mobil în RomâniaPlăţile cu telefonul mobil în România Deşi unele companii au introdus de ani buni astfel de sisteme de plată, utilizatorii sunt încă reticenți. Telefoanele mobile au devenit un accesoriu indispensabil, iar modul în care sunt folosite zi de zi […]
  • Cloud computing-ul, tehnologia din noriCloud computing-ul, tehnologia din nori Soluțiile cloud scutesc firmele de cheltuieli cu servere, licențe, hosting, mentenanță sau personal tehnic. Din ce în ce mai des auzim vorbindu-se de cloud computing și de avantajele pe care implementarea  […]