Datori kādreiz tika uzskatīti par tehnoloģijām, kas pieejamas tikai zinātniekiem un apmācītiem speciālistiem. Bet 1970. gadu otrajā pusē skaitļošanas vēsturē notika seismiskas izmaiņas. Automašīnas ir kļuvušas ne tikai daudz mazākas un jaudīgākas. Tie kļuva pieejami visiem lietošanai savās mājās.
Par kvantu skaitļošanu
Mūsdienās kvantu skaitļošana ir sākuma stadijā. Tie ietver dažus no visnopietnākajiem 20. gadsimta fizikas jēdzieniem. ASV Google, IBM un NASA eksperimentē un būvē pirmos kvantu datorus. Arī Ķīna aktīvi investē šajās tehnoloģijās.
Vai jūs ticat, ka notiks līdzīga pāreja uz kvantu skaitļošanu, kad entuziasti varēs spēlēt ar kvantu datoriem no savām mājām? Tas notiks daudz agrāk, nekā vairums cilvēku domā.
Personālo datoru pieaugums
Reklāmas video:
Pirmie datori tika izveidoti piecdesmitajos gados. Tie bija lieli, bieži neuzticami un pēc mūsdienu standartiem nebija īpaši spēcīgi. Tie tika izstrādāti, lai risinātu globālas problēmas, piemēram, pirmās ūdeņraža bumbas izstrādi.
1964. gadā Jānis Kemenijs un Tomass Kurts rakstīja BASIC valodu. Viņu mērķis bija izveidot vienkāršu programmēšanas valodu, kuru būtu viegli iemācīties un ļautu ikvienam to izmantot. Tā rezultātā programmēšana vairs nav paredzēta tikai augsti kvalificētiem zinātniekiem. Ikviens to varēja iemācīties, ja vēlējās.
Šīs pārmaiņas skaitļošanā turpinājās, kad pirmie mājas datori parādījās 70. gadu beigās. Hobisti tagad varēja iegādāties savu datoru un programmēt to mājās. Vecāki un bērni varēja mācīties kopā. Šie agrīnie datori nebija īpaši jaudīgi, un jūs ar viņiem varējāt veikt ierobežotu daudzumu lietu, taču viņi bija ārkārtīgi aizrautīgi.
Kad cilvēki spēlējās ar savām automašīnām, viņi saprata, ka viņiem ir vajadzīgas vairāk funkcijas un vairāk enerģijas. Microsoft un Apple dibinātāji saprata, ka mājas datoram ir milzīga nākotne.
Tagad gandrīz katram amerikānim ir klēpjdators, planšetdators vai viedtālrunis - vai visi trīs. Viņi daudz laika pavada sociālajos medijos, e-komercijā un interneta meklējumos.
50. gados neviena no šīm darbībām neeksistēja. Tolaik neviens par tādu lietu nevarēja domāt. To izstrāde noveda pie jauna rīka - datora - pieejamības.
Ievadiet Quantum
Klasiskie aprēķini, tāpat kā jūsu mājas dators, balstās uz cilvēku aprēķiniem. Mašīna visu aprēķinu sadala pamatdaļās: binārie cipari 0 un 1. Mūsdienās mūsu datori izmanto bināros skaitļos esošos bitus - jo tos ir viegli ieviest ar ieslēgtiem vai izslēgtiem slēdžiem.
Kvantu skaitļošana balstās uz to, kā aprēķina Visumu. Tas satur visu klasisko aprēķinu, bet ietver arī vairākus jaunus jēdzienus, kas nāk no kvantu fizikas.
Bitu vietā kvantu skaitļošanā ir kvotas. Tomēr kvantu skaitļošanas rezultāts ir tieši tāds pats kā klasiskajā skaitļošanā: bitu skaits.
Atšķirība ir tāda, ka šī procesa laikā dators var manipulēt ar kvitēm, izmantojot bitus. Tas var likt kvadrātu stāvokļu superpozīcijā un tos sapīt.
Ko tas nozīmē?
Gan superpozīcija, gan sapīšanās ir kvantu mehānikas jēdzieni, kurus vairums cilvēku nepārzina. Superpozīcija aptuveni nozīmē, ka kvadrāts var būt gan 0, gan 1. kombinācija. Sapīšanās nozīmē kvitāšu korelāciju. Kad tiek mērīts viens no sapinušajiem vinnātiem, tas uzreiz parāda, kādu vērtību jūs iegūstat, kad mēra tā partneri. To Einšteins sauca par "spocīgu rīcību no attāluma".
Matemātika, kas nepieciešama, lai pilnībā aprakstītu kvantu mehāniku, ir biedējoša, un šis fons ir nepieciešams, lai izstrādātu un izveidotu kvantu datoru. Bet matemātika, kas vajadzīga, lai saprastu kvantu skaitļošanu un sāktu projektēt kvantu shēmas, ir daudz vienkāršāka: vidusskolas algebra būtībā ir vienīgā prasība.
Kvantu skaitļošana un jūs
Kvantu datori tikai sāk darboties. Tās ir lielas mašīnas, kas nav uzticamas un vēl nav ļoti jaudīgas.
Kam tie tiks izmantoti? Kvantu skaitļošanai ir nozīmīgas lietojumprogrammas kriptogrāfijā. 1994. gadā MIT matemātiķis Pīters Shore parādīja, ka, ja tiks uzbūvēti kvantu datori, tie varētu sagraut mūsdienu šifrēšanas metodes internetā. Tas mudināja radīt jaunus veidus, kā šifrēt datus, kas varētu izturēt kvantu uzbrukumus, ieviešot postkvantu kriptogrāfijas laikmetā.
Izskatās arī, ka kvantu skaitļošanai, iespējams, ir liela ietekme uz ķīmiju. Ir noteiktas reakcijas, kuras klasiskajiem datoriem ir grūti simulēt. Ķīmiķi cer, ka kvantu datori būs efektīvi, parādot šīs parādības.
Bet mēs neuzskatām, ka ir jēga spekulēt par to, ko 50 gadu laikā vairums cilvēku darīs ar kvantu datoriem. Kad kvantu skaitļošana kļūs par kaut ko to, ko ikviens var izmantot savās mājās?
Atbilde ir, ka tas jau ir iespējams. 2016. gadā IBM pievienoja mākonim nelielu kvantu datoru. Ikviens, kam ir interneta savienojums, šajā datorā var projektēt un palaist savas kvantu shēmas. Kvantu shēma ir pamata darbību secība, kas veic aprēķinu.
IBM kvantu dators ir ne tikai brīvi lietojams, bet tam ir arī vienkāršs grafiskais interfeiss. Tā ir maza, ne pārāk jaudīga mašīna, līdzīga pirmajiem mājas datoriem, taču hobiji jau var sākt spēlēt. Ir sākusies maiņa.
Secinājums
Cilvēki ieiet laikmetā, kurā ir viegli iemācīties un eksperimentēt ar kvantu skaitļošanu. Tāpat kā ar pirmajiem mājas datoriem, var nebūt skaidrs, vai ir problēmas, kuras jāatrisina ar kvantu datoriem, bet, kad cilvēki spēlē, es domāju, ka viņi, iespējams, atradīs, ka viņiem ir vajadzīga lielāka jauda un vairāk funkciju. Tas pavērs ceļu jaunām lietojumprogrammām, par kurām mēs vēl nezinām.
Autore: Andželina Simakova
Un tagad mēs piedāvājam lasīt alternatīvu kvantu datoru skatu: "Kvantu dators? Ne šodien! Ne rīt! Nekad …?"