Pentru majoritatea dintre noi, ideea de computerizare cuantică este asemănătoare cu o realizare exotică, deoarece undeva în mințile noastre știm că există și că într-un anumit moment al viitorului am putea chiar să construim mașini adecvate, care să fie ușor accesibile și pot rezolva probleme reale care astăzi sunt de nerezolvat. Dar cei de la Fujitsu spun că este posibil să furnizeze și să utilizeze capabilități cuantice și în prezent.
După cum spune și termenul, calculul cuantic reprezintă folosirea unor fenomene cuantice pentru a accelera exponențial calculul, un obiectiv care rămâne inaccesibil pentru hardware-ul standard de astăzi bazat pe legea lui Moore și pe circuitele digitale, dacă nu chiar și in următoarele milioane de ani. Mai multe explicații prozaice afirmă că computația cuantică utilizează oricare sau toate proprietățile fenomenelor cuantice observate în molecule și particule subatomice, cum ar fi suprapunerea, entanglement și tunelling. Suprapunerea este capacitatea unui sistem cuantic de a fi în toate stările posibile în același timp. Aceasta presupune că qubitele N sunt echivalente computațional cu biții clasici 2N. Entanglement este proprietatea în care sunt conectate două particule, iar comportamentul lor este corelat, indiferent de distanța dintre ele. Cuantic tunelling denotă capacitatea unei particule subatomice de a trece printr-o barieră pe care nu o poate depăși dacă s-ar aplica numai regulile mecanicii clasice.
Acum imaginați-vă că am putea pune vreunul sau toate aceste fenomene în sistemele de calcul și veți obține o idee destul de bună despre cum poate funcționa un calculator cuantic real și de ce ar fi superior și revoluționar în comparație cu orice alt sistem clasic de calcul astăzi. Când vine vorba de îndeplinirea anumitor sarcini în domenii precum criptografia, știința materialelor sau serviciile financiare, ar fi un schimbător al jocului. Imaginați-vă folosind suprapunerea în calcul, care în esență înseamnă că puteți calcula toate stările sau căile posibile dintr-o dată, în loc să obțineți rezultate secvențiale.
Iar ca aplicații, începem cu exemplul descoperirii de medicamente, o zonă în care miliarde de dolari sunt cheltuiți în fiecare an pentru a descoperi noi medicamente sau antibiotice pentru boli. Una dintre căile cheie de găsire a unor medicamente alternative este de a explora asemănările moleculare. Acest lucru poate suna simplu, dar este un proces foarte obositor care are nevoie de quintilioane de posibilități de a rezolva sau de a găsi cea mai apropiată moleculă posibilă. Utilizând servere standard sau chiar supercomputere, acest lucru ar lua milioane de ani, deoarece acestea pot compara doar moleculele unul câte unul într-o bază de date aparent infinită. În mod similar, ruperea unui cod de criptare de 600 de cifre ar putea dura 20 de miliarde de ani pe un supercomputer, sau cu alte cuvinte, de 1,5 ori vârsta universului.
Există mai multe astfel de probleme care implică calcule uriașe realizate cu o precizie fără precedent, pentru a ne ajuta să rezolvăm provocări sociale masive. Calculul cuantic este de așteptat să facă exact acest lucru prin calcularea sau calculul tuturor posibilităților dintr-o dată, în loc de unul câte unul. Până acum, probabil s-a presupus că astfel de computere s-ar baza pe o arhitectură total diferită de cea pe care o găsim în dispozitivele cu care suntem obișnuiți. În loc să codifice informațiile în biți utilizând șiruri de zerouri și altele, mașinile cuantice folosesc o serie de cuantele mecanice cuantice pentru a atinge un scop similar, creând astfel un așa numit qubit, în esență analogul unui bit clasic, dar care are o cantitate mai mare de informații exponențial. Pe scurt, un calculator cuantic este un calculator care folosește particule subatomice, cum ar fi fotoni, pentru a stoca informații în qubiți și pentru a efectua operații matematice complexe pe care dispozitivele standard fie sunt complet imposibil de realizat, fie nu pot fi realizate într-o perioadă rezonabilă de timp. Din nefericire, asta este și locul în care încep provocările despre care vom povesti într-un material următor.
Citiți și:
Semnificația AI și a calcului cuantic pentru serviciile financiare
Calculatoarele viitorului ar putea fi construite prin utilizarea cuanticii
