kvantiniai kompiuteriai

Penkiolika – tai trys kart penki. 2012 metų rugpjūtį šis skaičiavimas tapo karšta mokslo naujiena. Tada skaičiaus 15 išskaidymas į dauginamuosius buvo daugiausiai, ką galėjo atlikti kvantinis kompiuteris, revoliucinė skaičiavimo mašina, kuri veikia, vadovaudamasi visiškai kitokiais principais, nei visi mūsų kompiuteriai, išmanieji telefonai ir netgi išskaidytojo skaičiavimo mazgai duomenų centruose.

Nuo to laiko kai kas pasikeitė. Lapkričio gale mokslo žurnale Nature dvi konkuruojančios JAV mokslininkų grupės tuo pačiu metu publikavo labaipanašūs straipsniai. Taip nutinka, kai prognozuojamas didelis atradimas ir savaite vėlesnis publikavimas reikštų pralaimėjimą. Konkurentai nepriklausomai vienas nuo kito sukonstravo sistemas iš 51 ir 53 kubitų, galinčias spręsti savo, gana siauros specializacijos matematinės fizikos užduotis. Ir dabar apie abu tyrimus rašo (su išlygomis), kad mokslininkai prisigretino prie ribos, už kurios prasideda „kvantinis pranašumas“: kvantiniai kompiuteriai geba – ar, veikiau, tuoj tuoj gebės – kai ką tokio, kas tradiciniams superkompiuteriams nepasiekiama.

„Mokslo bendruomenėje tai vertinama kaip labai labai esminis žingsnis pirmyn“, – patvirtina fizikos teoretikas Aleksejus Fiodorovas iš Rusijos kvantinio centro. Kai šių metų pavasarį konferencijoje apie didžiuosius duomenis ir mokslą jis skaitė lekciją „Kvantinis kompiuteris: didelis žaidimas iš paaukštinimo, kur sakė, kad „kvantinis pranašumas“ – artimos ateities reikalas, iki Naturepublikacijos buvo likę keli mėnesiai.

Mokslininkai prisigretino prie ribos, už kurios prasideda „kvantinis pranašumas“: kvantiniai kompiuteriai tuoj gebės kai ką tokio, kas tradiciniams superkompiuteriams nepasiekiama. Kodėl tokie pokalbiai tapo įmanomi būtent dabar? Atrodytų, juk Kanados firma D-Wave savo kvantinius kompiuterius gamina jau nuo 2007 metų, tarp jos klientų – Google ir NASA. Už $15 mln galima įsigyti naujausią sistemos versiją, transformatorinę primenantį solidų 3m×3m×3m juodą kubą. Ir jame net 2000 kubitų – kodėl tada keliamas toks triukšmas dėl eksperimentų su 51 ir 53 kubitais? Republic paprašė A. Fiodorovo paaiškinti, kas ir kaip. Kaip veikia kvantinis kompiuteris?

Įprastuose kompiuteriuose minimalus informacijos vienetas yra bitas: nulis arba vienetas, herbas ar pinigas. Kvantiniuose kompiuteriuose kvantiniai ir bitai (jie dar vadinami kubitais, quantum bit). Jam sugalvota daug analogijų: tai ir Schrödingerio katinas, kuris tuo pačiu metu ir gyvas ir miręs, ir moneta, tuo pačiu metu nukrentanti ir herbu ir skaičiumi į viršų. Įprastesne fizikams kalba, kubite yra grynųjų kvantinių padėčių mišinys. O mišinių būna kuo įvairiausių. Dvi trečiosios „herbo“ ir trečdalis „skaičiaus“ yra viena, o padėčių mišinys lygiomis dalimis – visiškai kas kita. Variantų skaičius be galo didelis, ne vien paprasčiausi „yra – nėra“, vienetas ar nulis.

Intrigas kursto ir kvantinio susietumo reiškinys. Tarkime, yra dvi kvantinės dalelės skirtinguose Visatos kraštuose, tačiau tai, kas nutiks su pirma, darys įtaką antrai, nepaisant jas skiriančio atstumo. Kubitų būsenas galima „susieti“ – ir tada prasideda pats įdomumas.

Kas yra kubitas realybėje? Tai abstrakti idėja, kurią galima įgyvendinti įvairiausiai, kaip ir paprastų bitų atveju (tarkime, šeštajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje įprastų kompiuterių operatyvioji atmintis buvo daroma iš magnetinių žiedų, suvertų ant vielučių: vienas žiedas – vienas bitas; septintojo dešimtmečio elektroniniuose kalkuliatoriuose naudota akustinė atmintis; dabar viskas, savaime suprantama, įgyvendinama kitaip).

Pati žinomiausia kubitų realizacija (ją naudoja D-Wave kompanija) – mažos superlaidžios mikroschemos, kurias reikia aušinti skystu heliu. Nature aprašytas 53 kubitų kompiuteris, kurį sukūrė Christofferio Monroe vadovaujama grupė iš Marylando universiteto – atskiri jonizuoti atomai, laikomi magnetiniu lauku. O jų konkurentai iš Harvardo, vadovaujami Mikhailo Lukino, ultrašaltus atomus valdė „optiniu pincetu“: kaip gaudyklė panaudoti lazerio spinduliai. Visais atvejais mokslininkai turi pasiekti temperatūrą, nuo absoliutaus nulio besiskiriančią vos šimtosiomis ar net tūkstantosiomis kelvino dalimis: D-Wave svetainėje rašoma, kad jų kubitai „180 kartų šaltesni už tarpžvaigždinę erdvę“.

„Kol kas mokslo bendruomenėje nėra vieningo sutarimo, kokia platforma bus pranašesnė. Todėl dabar ir superlaidininkai, ir atomai, ir jonai yra, galima sakyti, vienoje technologinėje stadijoje, – sako A. Fiodorovas.
fanera | laminuota fanera | prekyba forex