imagazin arrow2-left arrow2-right arrow2-top arrow-up arrow-down arrow-left arrow-right cart close dossiers education fb instagram menu notification oander rss rss-footer search service shuffle speech-bubble star store stores tests twitter youtube

Sada smo korak bliže kvantnim računarima


Po svemu sudeći, istraživači sa holandskog Univerziteta tehnologije u Delftu pronašli su funkcionalno rešenje najvećeg problema kvantnih računara – stabilizacije kvantnih bitova.

Sigurno ste već čuli za kvantne računare. Očekuje se da će njima započeti sledeća IT revolucija, jer bi trebali biti sposobni da izvršavaju zadatke koji su se do sada činili kao nemogući. Barem u teoriji. U praksi, naučnici još uvek nisu uspeli stvoriti u potpunosti funkcionalan kvantni računar.

Postoji nekoliko razloga, glavni je vezan za kvantne bitove, odnosno qubite. To su osnovne jedinice kvantnih računara, element od kog su izrađeni. Klasični računari rade sa bitom, kvantni sa qubitom, a ta dva slova čine ogromnu razliku.

Kao što znate, bit može imati vrednost 0 ili 1, odnosno tačno ili netačno, a računarima se može upravljati pomoću ovih „primitivnih“ binarnih opcija. Kvantni bitovi nalaze se u posebnom stanju, odnosno u superpoziciji, kada istovremeno vrede i tačno i netačno. U ovom trenutku obično se povlače paralele sa čuvenom Schrödingerovom mačkom koja je istovremeno i živa i mrtva.

Moguće je pretpostaviti sledeće. Mačka je zatvorena u čeličnoj komori sa sledećim uređajem (koji mora biti osiguran protiv direktnog uticaja od strane mačke); u Geigerovom brojaču nalazi se malena količina radioaktivne supstance, toliko sitna da se tokom jednog sata može raspasti samo jedan atom, ali jednaka je verovatnoći da se ne raspadne ni jedan; ako se atom raspadne, aktivira se mehanizam kojim se razbija flašica sa cijanovodičnom kiselinom. Ako se čitav ovaj test pusti na sat vremena, moglo bi se reći da je mačka živa, pod uslovom da se atom nije raspao. Raspadanje prvog atoma moglo bi je otrovati. Čitav sistem mogao bi se opisati talasnom funkcijom koja bi sadržala živu i mrtvu mačku (oprostite na izrazu) u jednakim delovima.

Za ove slučajeve je tipično da neodređenost izvorno ograničena na atomski nivo prelazi u makroskopsku neodređenost, koja se može rešiti jedino posmatranjem. To nas sprečava da tako naivno prihvatimo „mutan model“ kao dobro rešenje za prikazivanje stvarnosti. Sam po sebi, on ne bi ustanovio bilo šta nejasno ili kontradiktorno. Postoji razlika između mutne ili nefokusirane fotografije i fotografije oblaka ili magle.

Iako je Schrödinger osmislio ovaj primer kako bi dočarao apsurdnost superpozicije, eksperimenti u kvantnoj mehanici počeli su dokazivati njegovu teoriju – bez obzira na to što je nije lako razumeti. Uspeli su je potvrditi do te mere da sada na temelju te teorije žele napraviti računare koji bi rešili „sve probleme“.

Međutim, kvantni bitovi ne vrede mnogo sami po sebi. Što je više qubita međusobno povezano kvantnom petljom, taj kvantni računar može biti snažniji. On bi nam omogućio da broj mogućih kombinacija brojeva naraste vrlo mnogo, čime bi se mnogo brže mogli vršiti znatno složeniji proračuni. Prema dr. Timu Watson-u, funkcionalni kvantni računar zahtevao bi hiljade ili čak milione međusobno povezanih qubita.

Da odmah razjasnimo o kakvom se poduhvatu radi: prošlog novembra IBM je postao naučna senzacija kada su useli povezati 50 qubita na 90 milionti deo sekunde. Razumete li sada koliko smo daleko od željenog obima? Najveća poteškoća leži u tome što je vrlo teško održati kvantnu petlju stabilnom na duži vremenski period. Superpozicija izdrži jedva dovoljno dugo da se naprave merenja. Dovoljan je bilo kakav spoljnji uticaj da se qubiti vrate u opšte vrednosti (0 i 1), čime se razumevanje rezultata dodatno otežava.

Paradoksalno je da povećanjem broja međusobno povezanih qubita čitava ravnoteža postaje sve osetljivija na spoljne faktore; drugim rečima, što je kvantni računar snažniji, to je nestabilniji. Dalje, svakim novim merenjem sistem dobija oštećenja, zbog čega je veća mogućnost da će se dogoditi nesreće ili potencijalne greške.

Ipak, kada se postigne kritična masa – što bi moglo biti onih nekoliko hiljada ili miliona qubita dr. Watson-a – moguće je primeniti neke mehanizme za rešavanja grešaka unutar same baze qubita, čime bi se smanjila buka, a sistem bi se stabilizovao. Zato je glavni cilj dostići tu kritičnu masu.

Upravo su u tom pogledu istraživači sa Univerziteta u Delftu napravili revolucionarni napredak. Rešenje se, zapravo, krije u starom dobrom silikonu. Pomoću silikona i mikrotalasa, naučnici su uspeli fiksirati elektrone različitih spinova u superpoziciji, te tako stvoriti tzv. quantum dot spin qubit. Povezavši dva takva qubita, uspeli su napraviti silikonski procesor, koji se može programirati. Ovom bi se tehnologijom mogla ublažiti buka, što je ključno za funkcionalnost kvantnih računara.

„Tim je uspeo napraviti kvantna vrata od dva qubita, s veoma prihvatljivom stopom greške. Iako je stopa greške još uvek mnogo viša nego kod kvantnih računara sa zarobljenim jonima ili superprovodljivim qubitima, ovo je i dalje neverovatno postignuće, jer je vrlo teško izolirati qubite od buke“, rekao je Winfried Hensinger, profesor na Univerzitetu u Sussexu.

Sistem je delovao toliko stabilno, da su ga mogli lako testirati različitim metodama, na primer, Deutsch-Jozsovim ili Groverovim algoritmom.

Primer koji se temelji na drugom algoritmu jasno pokazuje zašto će nam kvantni računari biti korisni.

Prvi deo zadatka je pronaći u telefonskom imeniku nekog čije ime nam je poznato. Drugi deo zadatka je pronaći u telefonskom imeniku nekog čiji nam je telefonski broj poznat. Prvi zadatak očigledno je jednostavan, jer tome telefonski imenici i služe – imena su poređana abecedno, pa lako možete pronaći bilo koga. Međutim, drugi zadatak čini se nemogućim u slučaju štampanih telefonskih imenika.

U slučaju nestrukturisane baze podataka, tradicionalni računari trebaju pretražiti čitavu bazu podataka dok ne pronađu odgovarajući unos. Za to je obično potrebno pregledati barem pola baze. Grover je dokazao da bi kvantni računar brže odradilo isti takav zadatak u nestrukturisanoj bazi podataka, tačnije za isto vreme umanjeno kvadratnim korenom.

Drugim rečima, kvantni računari omogućili bi nam da mnogo brže i efikasnije obavljamo razne zadatke. Činjenica da su naučnici sa Univerziteta tehnologije u Delftu uspeli stvoriti funkcionalan i stabilan silikonski kvantni procesor koji radi sa smanjenom bukom, mogla bi označiti korak napred prema opipljivijem razvoju na ovom području računarstva.

Izvor: BBC

Apple Inc. (AAPL)

Da li ste pročitali ovo?

To je apsurdno. Neki ljudi jednostavno ne razumeju našu kompaniju. Čvrsto verujem da će sve pre ili kasnije doći na svoje mesto, dok god su korisnici zadovoljni. Nismo usmereni na zaradu, već na dugoročan razvoj.

To je apsurdno. Neki ljudi jednostavno ne razumeju našu kompaniju. Čvrsto verujem da će sve pre ili kasnije doći na svoje mesto, dok god su korisnici... - Klikni ovde!