De laatste decennia hebben computers zich snel ontwikkeld. In feite, in het geheugen van een generatie, gingen ze van volumineuze buis, enorme kamers bezetten tot miniatuur-tabletten. Geheugen en snelheid namen snel toe. Maar het moment kwam dat er taken opdoken die buiten de macht lagen van zelfs supermacht moderne computers.
Wat is een kwantumcomputer?
De opkomst van nieuwe taken die buiten de controle van gewone computers liggen, heeft gedwongen om naar nieuwe kansen te zoeken. En als een alternatief voor conventionele computers, verscheen quantum. Een kwantumcomputer is een computertechniek, de basis van de actie, die gebaseerd is op de elementen van de kwantummechanica. De belangrijkste bepalingen van de kwantummechanica werden geformuleerd aan het begin van de vorige eeuw. Het uiterlijk ervan maakte het mogelijk om veel fysische problemen op te lossen die geen oplossing vonden in de klassieke natuurkunde.
Hoewel de theorie van quanta de tweede eeuw al meetelt, is deze nog steeds alleen te begrijpen voor een beperkte kring van specialisten. Maar er zijn echte resultaten van de kwantummechanica, waar we al aan gewend zijn: lasertechnologie, tomografie. En aan het einde van de vorige eeuw werd de theorie van kwantumberekening ontwikkeld door de Sovjet-fysicus Yu. Manin. Vijf jaar later onthulde David Deutsch het idee van een kwantummachine.
Is er een kwantumcomputer?
Maar de belichaming van ideeën was niet zo eenvoudig. Periodiek zijn er rapporten dat er een andere quantumcomputer is gemaakt. De ontwikkeling van dergelijke computertechnologie wordt verzorgd door reuzen op het gebied van informatietechnologie:
- D-Wave is een bedrijf uit Canada, dat als eerste de productie van werkende quantumcomputers startte. Desondanks discussiëren specialisten over de vraag of deze computers echt kwantumcomputers zijn en welke voordelen ze bieden.
- IBM - creëerde een quantumcomputer en opende deze voor internetgebruikers voor experimenten met quantumalgoritmen. Tegen 2025 is het bedrijf van plan om een model te maken dat in staat is om al praktische problemen op te lossen.
- Google - kondigde de release dit jaar aan van een computer die in staat is om de superioriteit van quantumcomputers op conventionele computers te bewijzen.
- In mei 2017 zeiden Chinese wetenschappers in Shanghai dat de krachtigste kwantumcomputer ter wereld is gemaakt, die 24 keer sneller is dan analoge signalen in de frequentie van signaalverwerking.
- In juli 2017 werd op de conferentie van Moskou over Quantum Technologies aangekondigd dat er een quantumcomputer met 51 qubit is gemaakt.
Wat is het verschil tussen een quantumcomputer en een gewone computer?
Het fundamentele verschil van een kwantumcomputer in de benadering van het berekeningsproces.
- In een conventionele processor zijn alle berekeningen gebaseerd op bits die bestaan in twee staten 1 of 0. Dat betekent dat al het werk wordt herleid tot het analyseren van een enorme hoeveelheid gegevens om aan bepaalde voorwaarden te voldoen. De kwantumcomputer is gebaseerd op qubits (quantumbits). Hun kenmerk is de mogelijkheid om in de toestand 1, 0 te zijn, en ook tegelijkertijd 1 en 0.
- De mogelijkheden van een quantumcomputer worden aanzienlijk vergroot, omdat het niet nodig is om naar het juiste antwoord van de set te zoeken. In dit geval wordt het antwoord gekozen uit de reeds beschikbare varianten met een zekere waarschijnlijkheid van correspondentie.
Waar is een kwantumcomputer voor?
Het principe van een kwantumcomputer, gebaseerd op de keuze van een oplossing met voldoende waarschijnlijkheid en de mogelijkheid om een dergelijke oplossing vele malen sneller te vinden dan moderne computers, bepaalt het doel van het gebruik ervan. Allereerst maakt de opkomst van dit soort computertechnologie cryptografen ongerust. Dit komt door het vermogen van een kwantumcomputer om gemakkelijk wachtwoorden te berekenen. De krachtigste quantumcomputer, gemaakt door Russisch-Amerikaanse wetenschappers, is dus in staat sleutels te verkrijgen van bestaande versleutelingssystemen.
Er zijn ook meer bruikbare toegepaste taken voor kwantumcomputers, ze zijn verbonden met het gedrag van elementaire deeltjes, genetica, gezondheidszorg, financiële markten, de bescherming van netwerken tegen virussen, kunstmatige intelligentie en vele andere die gewone computers niet kunnen oplossen.
Hoe is een kwantumcomputer geschikt?
De constructie van een kwantumcomputer is gebaseerd op het gebruik van qubits. Als fysieke prestaties van qubits die momenteel worden gebruikt:
- ringen van supergeleiders met jumpers, met multidirectionele stroom;
- individuele atomen, onder invloed van laserstralen;
- ionen;
- fotonen;
- er worden varianten van het gebruik van nanokristallen van halfgeleiders ontwikkeld.
Quantumcomputer - het principe van de operatie
Als er zekerheid is met een klassieke computer in het werk, dan is de vraag hoe een quantumcomputer werkt moeilijk te beantwoorden. De beschrijving van de werking van een kwantumcomputer is gebaseerd op twee onbegrijpelijke zinnen:
- het principe van superpositie is een kwestie van qubits die tegelijkertijd in positie 1 en 0 kunnen worden geplaatst. Hierdoor kunnen meerdere berekeningen gelijktijdig worden uitgevoerd, in plaats van opties uit te zoeken, wat een grote winst in de tijd oplevert;
- quantumverstrengeling is een fenomeen dat wordt opgemerkt door A. Einstein, dat is de onderlinge verbinding van twee deeltjes. In eenvoudige woorden, als een van de deeltjes een positieve helix heeft, dan neemt de tweede onmiddellijk een positieve helix. Deze relatie treedt op ongeacht de afstand.
Wie heeft de quantumcomputer uitgevonden?
De basis van de kwantummechanica werd aan het begin van de vorige eeuw als een hypothese uiteengezet. De ontwikkeling ervan is verbonden met zulke briljante fysici als Max Planck, A. Einstein, Paul Dirac. In 1980 stelde Antonov het idee van de mogelijkheid van kwantumberekening voor. En een jaar later modelleerde Richard Feyneman in theorie de eerste kwantumcomputer.
Nu de creatie van kwantumcomputers in de ontwikkelingsfase en zelfs moeilijk voor te stellen wat een kwantumcomputer kan doen. Maar het is absoluut duidelijk dat het beheersen van deze richting mensen vele nieuwe ontdekkingen op alle gebieden van de wetenschap zal brengen, ons in staat zal stellen om naar de micro- en macrowereld te kijken, om meer te leren over de aard van de geest, genetica.