Komputer kwantowy HP i MIT

Hewlett-Packard i instytut MIT (Massachusetts Institute of Technology) pracują razem nad komputerem następnej generacji, który będzie wykorzystywał technologię kwantową.

Hewlett-Packard i instytut MIT (Massachusetts Institute of Technology) pracują razem nad komputerem następnej generacji, który będzie wykorzystywał technologię kwantową. Ma on przetwarzać dane nieporównanie szybciej niż jakikolwiek dostępny dzisiaj system.

HP i MIT zainwestują w badania 2,5 mln USD, starając się odpowiedzieć na pytanie, czy można już poważnie myśleć o komputerze kwantowym. Wszyscy zapewne słyszeli o prawie Moora. Mówi ono, że liczba tranzystorów umieszczonych na jednym układzie scalonym podwaja się co 12-18 miesięcy. Tak było przez ostatnie lata. Jednak projektanci scalaków natrafią w pewnym momencie na barierę, ponieważ fizyka ma swoje prawa i opierając się na tradycyjnych technologiach nie można zwiększać w nieskończoność liczby tranzystorów. W pewnym momencie trzeba będzie zejść piętro niżej i zacząć operować na poziomie pojedynczych atomów.

Zobacz również:

I tu do głosu dochodzi zupełnie nowa technologia - przetwarzanie kwantowe. Pojawia się nowy termin - bit kwantowy (kubit). Nie ma tu już tradycyjnego bitu, który ma tylko dwa stany: 0 lub 1. Używając ośmiu takich bitów (czyli jednego bajtu), można zapamiętać jedną liczbę zawartą w przedziale 0-255. W przypadku bitu kwantowego mamy zupełnie nową jakość - to każdy z ośmiu kubitów tworzących bajt będzie mógł zapamiętać kilkadziesiąt różnych (np. 256) stanów. Są to tzw. superpozycje. Można więc sobie wyobrazić, z jakiego rodzaju skokiem jakościowym mamy do czynienia. Proszę zwrócić uwagę na jeden kapitalny fakt - jedna funkcja realizowana na komputerze kwantowym zmienia jednocześnie wiele stanów wszystkich kubitów tworzących bajt. Przed nami pojawia się superkomputer dysponujący potężnym procesorem równoległym.

Mówiąc obrazowo, rzecz polega na tym, że bit kwantowy może być w nieco większym lub w mniejszym stopniu zerem (czy też jedynką), znajdując się wtedy w stanie superpozycji. Będąc więc nominalnie zarówno zerem, jak i jedynką (chociaż w różnym stopniu), superpozycji takiego stanu może być kilkadziesiąt. To tak jakby człowiek zjadł ciastko, ale dalej miał ciastko. Wygląda to absurdalnie i nielogicznie, ale taka jest właśnie logika kwantowa.

Wszystko byłoby dobrze, gdyby nie jeden, ale za to bardzo poważy problem związany z odczytywaniem stanu bitu kwantowego. Dużo łatwiej jest wprowadzić bit kwantowy w określony stan (zapisywanie informacji), niż zmierzyć ten stan (odczytywanie informacji). Chodzi o to, że bit kwantowy zachowuje się niespójnie. Przy odczytywaniu informacji z bitu kwantowego, jego czysty stan kwantowy (czyli określona superpozycja) załamuje się i bit kwantowy wraca do jednego z dwóch tradycyjnych stanów, czyli do zera lub do jedynki. Odczytując następnym razem stan takiego bitu kwantowego, będziemy odczytywać tylko stan 0 lub 1, tak jakbyśmy mieli do czynienia z tradycyjnym bitem. Tak więc na komputerze kwantowym można przeprowadzać jednocześnie wiele obliczeń, ale odczytywać tylko jeden wynik. I to właśnie nad tym problemem pracują obecnie intensywnie naukowcy (w tym laboratoria IBM), starając się zaproponować rozwiązania, które pozwalałyby pomyśleć realnie o komputerze kwantowym. Jest to fascynujący temat. Wystarczy na przykład powiedzieć, że podstawowym elementem komputera kwantowego może być cząsteczka cieczy. Być może jednostką miary wydajności komputera będą wtedy litry.

Mówi się, że niektóre laboratoria mogą się już pochwalić konkretnymi sukcesami. I tak na przykład w laboratorium Almaden Research Center (IBM) zbudowano niedawno komputer kwantowy (kosztujący 1 mln USD), który potrafi rozwiązać określony problem matematyczny w jednym kroku. Tradycyjny komputer rozwiązuje taki problem w nieporównanie większej liczbie kroków. Wszystko dzięki temu, że w pierwszy przypadku mamy do czynienia z bitami kwantowymi, a w drugim z tradycyjnymi. Do tej pory jeden bajt (osiem bitów) oznaczał zawsze jedną liczbę z przedziału 0-255. Czyżby w przyszłości - to wydawałoby się oczywiste stwierdzenie - trzeba będzie odłożyć do lamusa? Wszystko wskazuje na to, że tak.


TOP 200