STEM

Kwantowe komputery – wyzwanie przyszłości

Writer

 

Kwantowe bity (kubity) mogą mieć wiele wartości naraz

Komputer, z którego korzystasz, czytając ten artykuł, wykorzystuje procesor oparty na systemie binarnym, w którym wszelkie dane zostały zapisane w postaci bitów (o wartości jeden lub zero). Dzięki prawu Moore’a, od czasu wprowadzenia na rynek w 1971 roku pierwszych procesorów Intel – opartych o system binarny – udało się spektakularnie zwiększyć moc obliczeniową tych układów.

Technologia ta ma jednak swoje ograniczenia. Konieczność ciągłego zmniejszania procesorów, przy jednoczesnym zwiększaniu ich wydajności, stanowi nie lada wyzwanie. Na szczęście istnieje alternatywa w postaci systemów budowanych w oparciu o technologię kwantową.

Inaczej niż w przypadku systemów binarnych, które mają jedną z dwóch możliwych wartości, bity kwantowe (albo kubity) mogą mieć szereg różnych wartości w tym samym czasie, co pozwala na dużą liczbę obliczeń wykonywanych równolegle. Oznacza to, że komputer kwantowy powinien być w stanie rozwiązywać złożone problemy matematyczne znacznie szybciej niż tradycyjny komputer klasy PC. Duża złożoność nowej technologii oznacza jednak, że i badania w tej dziedzinie nie są łatwe.

Mimo to pytanie, jakie sobie dziś zadajemy, to nie, czy komputery kwantowe powstaną, ale kiedy. Właśnie w tym celu firma Intel zainwestowała 50 milionów dolarów w przedsięwzięcie, w którym połączyła siły z Uniwersytetem Technicznym w Delft w Holandii (TUDelft), jego instytutem badawczym w dziedzinie technologii kwantowej (QuTech) oraz holenderską firmą TNO, która specjalizuje się w zagadnieniach informatyki kwantowej.

Kiedy powstanie pierwszy komputer kwantowy?

Oprócz wsparcia finansowego firma Intel zapewni również niezbędną infrastrukturę na miejscu i u siebie, a także wsparcie techniczne. QuTech i TNO zostały wybrane ze względu na duże doświadczenie i wiedzę w dziedzinie informatyki kwantowej.

Podsumowując, aż ciśnie się na usta pytanie: kiedy możemy spodziewać się pierwszego działającego komputera kwantowego?

Mike Mayberry, Corporate Vice President i Managing Director w Intel Labs, mówi, że musi upłynąć co najmniej dziesięć lat, zanim pojawi się pierwszy, w pełni funkcjonalny komputer kwantowy.

NASA także wiąże duże nadzieje z komputerami kwantowymi. Widoczny na zdjęciu komputer D-Wave Two, używany w Quantum Artificial Intelligence Laboratory, służy do badań nad sztuczną inteligencją.
NASA także wiąże duże nadzieje z komputerami kwantowymi. Widoczny na zdjęciu prototypowy komputer D-Wave Two, używany w Quantum Artificial Intelligence Laboratory, służy do badań nad sztuczną inteligencją.

Istnieją pewne trudności, które należy przezwyciężyć, aby pierwszy, w pełni funkcjonalny komputer kwantowy mógł powstać. W zasadzie już dzisiaj działa kilka urządzeń tego typu, jednak mają one zaledwie po kilka kubitów, a aby można było mówić o „kwantowych” mocach obliczeniowych, potrzeba co najmniej kilku tysięcy kubitów.

Komputer kwantowy wymaga chłodzenia do -273,15°C

Poza tym komputery te zajmują dużo miejsca, ponieważ wymagają bardzo niskiej temperatury pracy: blisko zera absolutnego, czyli właśnie -273,15°C. Oznacza to, że musi nastąpić duży postęp w wielu dziedzinach, zanim będziemy mogli poważnie myśleć o jakiejkolwiek znaczącej produkcji takich urządzeń.

Co oczywiste, Intel nie jest jedyną firmą zainteresowaną tematem kubitów. W kwietniu 2015 roku IBM poinformował, że wyprodukował kubity o kształcie kwadratów, które mają tę zaletę, że na jednym chipie można umieścić ich kilka. Tematyką tą zajmuje się również firma Google, wraz z Google X oraz swoim zespołem Google Quantum A.I. Lab. Zanim jednak ujrzymy w pełni funkcjonalne urządzenia tego typu, prawie na pewno będziemy musieli poczekać do końca lat 20. lub wczesnych lat 30. obecnego wieku.

◊ Więcej o komputerach kwantowych: tutaj.

◊ Co o potencjale komputerów kwantowych sądzi Brian Krzanich, prezes firmy Intel: tutaj (publikacja w języku angielskim).

Udostępnij ten artykuł

Podobne tematy

Nauka

Przeczytaj w następnej kolejności

Read Full Story