Nekoč so bili računalniki mišljeni kot tehnologije, ki so na voljo samo znanstvenikom in usposobljenim strokovnjakom. Toda v drugi polovici sedemdesetih je v zgodovini računalništva prišlo do potresnega premika. Ne samo, da so avtomobili postali veliko manjši in zmogljivejši. Postali so na voljo vsem za uporabo v svojem domu.
O kvantnem računanju
Kvantno računalništvo je danes v povojih. Vključujejo nekatere najbolj naporne koncepte iz fizike 20. stoletja. V ZDA Google, IBM in NASA eksperimentirajo in gradijo prve kvantne računalnike. Kitajska tudi aktivno vlaga v te tehnologije.
Ali verjamete, da bo prišlo do podobnega premika k kvantnemu računalništvu, ko se bodo navdušenci lahko igrali s kvantnimi računalniki iz svojih domov? To se bo zgodilo veliko prej, kot si večina misli.
Dvig osebnih računalnikov
Promocijski video:
Prvi računalniki so nastali v petdesetih letih prejšnjega stoletja. Bili so veliki, pogosto nezanesljivi in po današnjih standardih niso bili posebej močni. Zasnovani so bili za reševanje globalnih izzivov, kot je razvoj prve vodikove bombe.
Leta 1964 sta John Kemeny in Thomas Kurtz napisala BASIC jezik. Njihov cilj je bil ustvariti preprost programski jezik, ki bi ga bilo enostavno naučiti in komu omogočiti uporabo. Zato je programiranje prenehalo izključno za visoko usposobljene znanstvenike. To bi se lahko naučil vsak, če bi želel.
Ta premik v računalništvu se je nadaljeval, ko so se v poznih sedemdesetih letih pojavili prvi domači računalniki. Hobisti so zdaj lahko kupili svoj računalnik in ga programirali doma. Starši in otroci so se lahko skupaj učili. Ti zgodnji računalniki niso bili zelo zmogljivi in z njimi bi lahko opravili omejeno količino stvari, vendar so bili nadvse navdušeni.
Ko so se ljudje igrali s svojimi avtomobili, so spoznali, da potrebujejo več funkcij in večjo moč. Ustanovitelji Microsoft in Apple so spoznali, da ima domači računalnik ogromno prihodnosti.
Skoraj vsak Američan ima zdaj prenosnik, tablični računalnik ali pametni telefon - ali vse tri. Veliko časa porabijo za socialne medije, e-trgovino in iskanje po internetu.
Nobena od teh dejavnosti ni obstajala v petdesetih letih prejšnjega stoletja. Nihče si takrat ni mogel misliti na kaj takega. Njihov razvoj je omogočil razpoložljivost novega orodja, računalnika.
Vnesite Quantum
Klasični izračuni, tako kot računalnik v vašem domu, temeljijo na človeških izračunih. Naprava razdeli vsa izračunavanja na svoje osnovne dele: binarni števki 0 in 1. Danes naši računalniki uporabljajo bite iz binarnih števk - ker jih je enostavno izvajati s stikali, ki so vklopljena ali izklopljena.
Kvantno računanje temelji na načinu izračunavanja vesolja. Vsebuje klasično računanje, vključuje pa tudi več novih konceptov, ki so izhajali iz kvantne fizike.
Namesto bitov ima kvantno računalništvo qubits. Vendar je rezultat kvantnega računanja popolnoma enak kot pri klasičnem računanju: število bitov.
Razlika je v tem, da lahko računalnik med tem postopkom s pomočjo bitov manipulira s qubits. Qubits lahko postavi v superpozicijo stanj in jih zaplete.
Kaj to pomeni?
Tako superpozicija kot zapletenost sta koncepta kvantne mehanike, ki je večina ljudi ne pozna. Superpozicija v grobem pomeni, da je lahko qubit kombinacija bodisi 0 ali 1. Entanglement pomeni korelacijo med qubits. Ko izmerite enega od par zmedenih qubitov, takoj pokaže, kakšno vrednost boste dobili, ko boste izmerili njegovega partnerja. To je Einstein imenoval "grozovito delovanje na daljavo."
Matematika, ki je potrebna za popolno opisovanje kvantne mehanike, je zastrašujoča in to ozadje je potrebno za načrtovanje in izdelavo kvantnega računalnika. Toda matematika, ki je potrebna za razumevanje kvantnega računanja in za začetek oblikovanja kvantnih vezij, je veliko preprostejša: srednješolska algebra je v bistvu edina zahteva.
Kvantno računanje in ti
Kvantni računalniki šele začenjajo. So veliki stroji, ki so nezanesljivi in še niso zelo močni.
Za kaj se bodo uporabljali? Kvantno računalništvo ima v kriptografiji pomembne aplikacije. Leta 1994 je matematik MIT Peter Shore pokazal, da bi lahko, če bi bili izdelani kvantni računalniki, prekinili sodobne metode šifriranja na internetu. To je spodbudilo ustvarjanje novih načinov za šifriranje podatkov, ki bi lahko zdržali kvantne napade, kar se je začelo v dobi postkvantne kriptografije.
Zdi se tudi, da bo verjetno kvantno računanje močno vplivalo na kemijo. Obstajajo določene reakcije, ki jih klasični računalniki težko simulirajo. Kemiki upajo, da bodo kvantni računalniki učinkoviti pri simulaciji teh pojavov.
Vendar menimo, da nima smisla razmišljati o tem, kaj bo večina ljudi storila s kvantnimi računalniki v 50 letih. Kdaj bo kvantno računalništvo postalo nekaj, kar lahko vsi uporabljajo v svojem domu?
Odgovor je, da je to že mogoče. Leta 2016 je IBM v oblak dodal majhen kvantni računalnik. Vsakdo z internetno povezavo lahko v tem računalniku oblikuje in poganja lastna kvantna vezja. Kvantno vezje je zaporedje osnovnih korakov, ki opravijo izračun.
IBM-ov kvantni računalnik ni samo brezplačen za uporabo, ampak ima tudi preprost grafični vmesnik. Gre za majhen, ne ravno močan stroj, podoben prvim domačim računalnikom, vendar lahko hobiji že začnejo igrati. Premik se je začel.
Zaključek
Ljudje vstopajo v obdobje, ko je učenje in eksperimentiranje s kvantnim računanjem enostavno. Tako kot pri prvih domačih računalnikih morda ni jasno, da je treba težave rešiti s kvantnimi računalniki, toda ko se ljudje igrajo, mislim, da bodo verjetno ugotovili, da potrebujejo več moči in več funkcij. To bo odprlo pot novim aplikacijam, ki se jih še ne zavedamo.
Avtor: Angelina Simakova
In zdaj ponujamo za branje alternativni pogled na kvantne računalnike: "Kvantni računalnik? Ne danes! Ne jutri! Nikoli …?"