Kunagi peeti arvuteid tehnoloogiateks, mis olid kättesaadavad ainult teadlastele ja koolitatud spetsialistidele. Kuid 1970. aastate teisel poolel toimus andmetöötluse seismiline nihe. Autod pole mitte ainult muutunud palju väiksemaks ja võimsamaks. Need said kõigile oma kodus kasutamiseks kättesaadavaks.
Kvantarvutuse kohta
Kvantarvutamine on täna alles lapsekingades. Need hõlmavad 20. sajandi füüsika kõige õõvastavamaid mõisteid. USA-s katsetavad Google ja IBM ning NASA esimesi kvantarvuteid. Ka Hiina investeerib neisse tehnoloogiatesse aktiivselt.
Kas usute, et samalaadne nihe toimub ka kvantarvutuse suunas, kui entusiastid saavad oma kodudest kvantarvutitega mängida? See juhtub palju varem, kui enamik inimesi arvab.
Personaalarvutite tõus
Reklaamvideo:
Esimesed arvutid loodi 1950ndatel. Need olid suured, sageli ebausaldusväärsed ega olnud tänapäevaste standardite järgi eriti võimsad. Nende eesmärk oli lahendada globaalseid probleeme, näiteks esimese vesinikupommi väljatöötamine.
1964. aastal kirjutasid John Kemeny ja Thomas Kurtz BASIC-keele. Nende eesmärk oli luua lihtne programmeerimiskeel, mida oleks lihtne õppida ja mis võimaldaks kõigil seda kasutada. Selle tulemusel on programmeerimine lakanud olemast ainult kõrgelt kvalifitseeritud teadlaste jaoks. Igaüks võiks seda õppida, kui tahaks.
See nihe andmetöötluses jätkus, kui esimesed koduarvutid ilmusid 1970ndate lõpus. Harrastajad said nüüd oma arvuti osta ja seda kodus programmeerida. Vanemad ja lapsed said koos õppida. Need varased arvutid ei olnud eriti võimsad ja sa said nendega teha piiratud koguses asju, kuid nad olid äärmiselt entusiastlikud.
Kui inimesed oma autodega mängisid, mõistsid nad, et neil on vaja rohkem funktsioone ja rohkem jõudu. Microsofti ja Apple'i asutajad mõistsid, et koduarvutil on tohutu tulevik.
Peaaegu igal ameeriklasel on nüüd sülearvuti, tahvelarvuti või nutitelefon - või kõik kolm. Nad veedavad palju aega sotsiaalmeedias, e-kaubanduses ja Interneti otsimisel.
Ükski neist tegevustest 1950. aastatel ei eksisteerinud. Sel ajal ei osanud keegi sellist asja välja mõelda. Uue tööriista - arvuti - saadavus viis nende väljatöötamiseni.
Sisestage kvant
Klassikalised arvutused, nagu teie koduarvuti, põhinevad inimese arvutustel. Masin jagab kogu arvutuse nende põhiosadeks: kahendsüsteemiks 0 ja 1. Meie arvutid kasutavad tänapäeval binaarsest numbrist koosnevaid bitti - kuna neid on hõlpsasti võimalik sisse lülitada või välja lülitada.
Kvantide arvutamine põhineb sellel, kuidas universum arvutab. See sisaldab kõiki klassikalisi arvutusi, kuid sisaldab ka mitmeid uusi mõisteid, mis on tulnud kvantfüüsikast.
Bitide asemel on kvantarvutusel kvbitid. Kuid kvantarvutuse tulemus on täpselt sama mis klassikalises arvutamises: bittide arv.
Erinevus seisneb selles, et selle protsessi ajal saab arvuti bittidega bitti kasutades manipuleerida vuttidega. See võib panna vutid olekute superpositsioonile ja neid kinni siduda.
Mida see tähendab?
Nii superpositsioon kui ka takerdumine on kvantmehaanika kontseptsioonid, mida enamik inimesi ei tunne. Superpositsioon tähendab laias laastus seda, et qubit võib olla kas 0 või 1. Kombinatsioon tähendab, et qubit vastab korrelatsioonile. Kui mõõdetakse ühte takerdunud vuttide paari, näitab see kohe, millise väärtuse saate oma partneri mõõtmisel. See on see, mida Einstein nimetas "õudseks tegutsemiseks eemalt".
Kvantmehaanika täielikuks kirjeldamiseks vajalik matemaatika on hirmutav ja seda tausta on vaja kvantarvuti kavandamiseks ja ehitamiseks. Kuid kvantarvutuste mõistmiseks ja kvantlülituste kujundamise alustamiseks vajalik matemaatika on palju lihtsam: keskkooli algebra on sisuliselt ainus nõue.
Kvantarvutused ja sina
Kvantarvutid alles alustavad. Need on suured masinad, mis on ebausaldusväärsed ja pole veel eriti võimsad.
Milleks neid kasutatakse? Kvantarvutamisel on krüptograafias olulised rakendused. 1994. aastal näitas MIT-i matemaatik Peter Shore, et kvantarvutite ehitamise korral võivad need murda kaasaegseid krüpteerimismeetodeid Internetis. See soodustas kvantrünnakutele vastupidavate andmete krüpteerimiseks uute viiside loomist, luues sisse kvantijärgse krüptograafia ajastul.
Samuti näib, et kvantarvutitel on tõenäoliselt suur mõju keemiale. On teatud reaktsioone, mida klassikalistel arvutitel on keeruline simuleerida. Keemikud loodavad, et kvantarvutid on nende nähtuste simuleerimisel tõhusad.
Kuid meie arvates pole mõistlik spekuleerida selle üle, mida enamik inimesi 50 aasta pärast kvantarvutitega ette võtab. Millal saab kvantarvutustest midagi, mida kõik saavad oma kodus kasutada?
Vastus on, et see on juba võimalik. 2016. aastal lisas IBM pilve väikese kvantarvuti. Igaüks, kellel on Interneti-ühendus, saab selles arvutis oma kvantlülitusi kujundada ja käitada. Kvantskeem on arvutuse teostavate põhietappide jada.
IBMi kvantarvuti pole mitte ainult tasuta kasutamiseks, vaid sellel on ka lihtne graafiline liides. See on väike, mitte eriti võimas masin, mis sarnaneb esimeste koduarvutitega, kuid harrastajad saavad juba mängima hakata. Vahetus on alanud.
Järeldus
Inimesed on jõudmas ajastusse, kus kvantarvutusega õppimine ja katsetamine on lihtne. Nagu esimeste koduarvutite puhul, võib olla ebaselge, kas kvantarvutitega tuleb lahendada probleeme, kuid kui inimesed mängivad, siis ma arvan, et tõenäoliselt leiavad nad, et vajavad rohkem toidet ja rohkem funktsioone. See avab tee uutele rakendustele, millest me pole veel teadlikud.
Autor: Angelina Simakova
Ja nüüd pakume kvantarvutite jaoks alternatiivse vaate lugemiseks: "Kvantarvuti? Mitte täna! Mitte homme! Mitte kunagi …?"
