Pēdējos gadu desmitos datori tika izstrādāti ļoti ātri. Patiesībā, vienas paaudzes atmiņā viņi aizgāja no liela izmēra caurules, aizņemot milzīgas telpas līdz miniatūrām tabletēm. Atmiņa un ātrums strauji pieauga. Bet pienācis brīdis, kad parādījās uzdevumi, kas bija ārpus pat jaudīgu moderno datoru datori.
Kas ir kvantu dators?
Jaunu uzdevumu rašanās, kas ir ārpus parastiem datoriem, ir spiesta meklēt jaunas iespējas. Un kā alternatīva parastajiem datoriem parādījās kvantu skaitlis. Kvantu dators ir datortehnikas pamats, kas balstās uz kvantu mehānikas elementiem. Galvenie kvantu mehānikas noteikumi tika formulēti pagājušā gadsimta sākumā. Tās izskats ļāva atrisināt daudzas fizikas problēmas, kas neatrada risinājumu klasiskajā fizikā.
Kaut arī teorija par kvantēm jau skaitās otrajā gadsimtā, tā joprojām ir saprotama tikai šauram speciālistu lokam. Bet ir reāli kvantu mehānikas rezultāti, kuriem mēs jau esam pieraduši - lāzertehnoloģija, tomogrāfija. Un pagājušā gadsimta beigās kvantu aprēķinu teoriju izstrādāja padomju fiziķis J. Manins. Piecus gadus vēlāk David Deutsch iepazīstināja ar ideju par kvantu mašīna.
Vai ir kvantu dators?
Bet ideju iemiesojums nebija tik vienkārši. Periodiski ir ziņojumi par to, ka ir izveidots vēl viens kvantu dators. Šādu datortehnoloģiju izstrādi izmanto milži informācijas tehnoloģiju jomā:
- D-Wave ir Kanādas uzņēmums, kas pirmo reizi uzsāka operatīvo kvantu datoru ražošanu. Tomēr speciālisti diskutē par to, vai šie datori ir patiešām kvantu datori un kādas priekšrocības viņi dod.
- IBM - izveidoja kvantu datoru un to atvēris interneta lietotājiem, lai eksperimentētu ar kvantu algoritmiem. Līdz 2025. gadam uzņēmums plāno izveidot modeli, kas spēj risināt jau praktiskas problēmas.
- Google - paziņoja par šī gada izlaidumu datoru, kas spēj pierādīt kvantu datoru pārākumu parastajos datoros.
- 2017. gada maijā Ķīnas zinātnieki Šanhajā sacīja, ka pasaulē ir izveidots jaudīgākais kvantu dators, 24 reizes pārsniedzot analogo signālu apstrādes frekvenci.
- 2017. gada jūlijā, Maskavas konferencē par kvantu tehnoloģijām, tika paziņots, ka tika izveidots 51 kbīts kvantu dators.
Kāda ir atšķirība starp kvantu datoru un parastu datoru?
Kvantu datora būtiska atšķirība pieejā skaitļošanas procesam.
- Tradicionālajā procesorā visi aprēķini ir balstīti uz bitēm, kas pastāv divos stāvokļos 1 vai 0. Tas nozīmē, ka viss darbs tiek samazināts līdz liela apjoma datu analīzei, lai nodrošinātu atbilstību noteiktajiem nosacījumiem. Kvantu dators ir balstīts uz kbitu (kvantu biti). To funkcija ir spēja būt stāvoklī 1, 0, kā arī vienlaikus 1 un 0.
- Kvantu datora iespējas ievērojami palielinās, jo nav nepieciešams meklēt pareizo atbildi starp komplektu. Šajā gadījumā atbildi izvēlas no jau pieejamiem variantiem ar zināmu korespondences varbūtību.
Kas ir kvantu dators?
Kvantu datora princips, kura pamatā ir risinājums ar pietiekamu varbūtību un spēja atrast šādu risinājumu daudzkārt ātrāk nekā mūsdienu dators, nosaka tā izmantošanas mērķi. Pirmkārt, šāda veida datortehnoloģijas parādīšanās aizkavējas par kriptogrāfiem. Tas ir saistīts ar kvantu datora spēju viegli aprēķināt paroles. Tātad, visspēcīgākais kvantu dators, ko izveidojuši Krievijas un Amerikas zinātnieki, spēj iegūt esošo šifrēšanas sistēmu atslēgas.
Kvantu datoros ir arī daudz lietderīgāki uzdevumi, tie ir saistīti ar elementāru daļiņu izturēšanos, ģenētiku, veselības aprūpi, finanšu tirgiem, tīklu aizsardzību pret vīrusiem, mākslīgo intelektu un daudziem citiem, ko parastās dators nevar atrisināt.
Kā tiek sakārtots kvantu dators?
Kvantu datora konstrukcija ir balstīta uz kubītu izmantošanu. Kā pašreiz izmantoto qubitu fizisko veiktspēju:
- supravadītāju gredzeni ar džemperiem, ar daudzvirzienu strāvu;
- atsevišķi atomi, lāzera staru ietekmē;
- joni;
- fotoni;
- Tiek izstrādāti pusvadītāju nanokristālu izmantošanas varianti.
Kvantu dators - darbības princips
Ja darbā ir drošība ar klasisku datoru, tad grūti atbildēt uz jautājumu par to, kā darbojas kvantu dators. Kvantu datora darbības apraksts balstās uz divām nesaprotamām frāzēm:
- superpozicionēšanas princips ir jautājums par kubitiem, kas vienlaikus var būt 1. un 0. pozīcijā. Tas ļauj vairākus aprēķinus veikt vienlaicīgi, nevis izvēlēties iespējas, kas dod lielu laika pieaugumu;
- kvantu iepludināšana ir parādība, ko atzīmē A. Einšteins, kas ir divu daļiņu savienojums. Vienkārši sakot, ja vienai no daļiņām ir pozitīva helikoze, tad otrā uzreiz iegūst pozitīvu helikozi. Šī attiecība notiek neatkarīgi no attāluma.
Kurš izgudroja kvantu datoru?
Kā hipotēze kvantu mehānikas pamats tika izskaidrots pagājušā gadsimta sākumā. Tās attīstība ir saistīta ar tādiem izcili fizikiem kā Max Planck, A. Einstein, Paul Dirac. 1980. gadā Antonovs ierosināja domu par iespēju aprēķināt kvantu. Un gadu vēlāk Ričards Feinemans teorētiski modelēja pirmo kvantu datoru.
Tagad kvantu datoru izveide attīstības stadijā un pat grūti iedomāties, ko var darīt kvantu dators. Bet ir pilnīgi skaidrs, ka šī virziena apgūšana dos cilvēkiem daudz jaunu atklājumu visās zinātnes jomās, ļaus mums izpētīt mikro un makro pasaulē, lai uzzinātu vairāk par prāta dabu, ģenētiku.