Работата се кванти: защо са толкова важни квантовите компютри

от | мар. 31, 2022 | Блог, Сигурност, Тенденции

Квантов компютър, какво ли пък е това? Нещо ще квака ли, какви са тези квантове? Ако следите потока от технологични новини, през последните години със сигурност сте чували, поне откъслечно, за това изключително модерно направление и посока за научни изследвания. За квантовите компютри, които могат да се превърнат в следващия сериозен пробив. Които могат да ни изведат още едно технологично ниво нагоре на фона на всичко, постигнато до момента.

С какво обаче са по-различни? Как работят? Струва ли си наистина скоро да очакваме от тях нещо по-сериозно, или пък става дума за твърде често срещаните прекалени очаквания тогава, когато уж се задава нещо, което да промени живота ни?

Ще се опитаме да отговорим накратко на всички тези въпроси.

 

Квант, квант

Компютрите напредват главоломно през последния половин век. Всяко следващо поколение има шанса да работи с по-съвършени технологии, следващото ниво на технологиите не спира да идва и да изненадва с нещата, на които е способно.

И все пак, оказва се, че всяка технология си има предел… Което, поне за момента не се е превърнало в препятствие пред компютърния свят. Когато една парадигма се изчерпа, някак си се появява следващата, способна да създаде ново поколение услуги.

На езика на учените всичко това се нарича накратко „Закон на Мур“. Идеята е, че технологиите се развиват не просто бързо, а с експоненциално темпо. Това ще рече: не просто на всеки 5 години производителността на процесорите нараства, а се удвоява.

И ето че отново изглеждаме на прага на подобен преход. Технологиите, като че ли, са достигнали някакъв свой праг, процесорите стават все по-малки… но са близо до предела си и според Закона на Мур е време за следващото голямо нещо.

Може би най-сериозният кандидат в тази посока са квантовите компютри.

 

Агент нула-нула-едно

Още от времената на Джон Атанасов компютрите са синоним на цифрови технологии, дигитализация… а и двата термина водят към едно и също. Информацията се превръща в числа, за да може да бъде обработена от компютрите, независимо дали става дума за думи, картинки, звук или видео. И то не какви да е числа, а сведени в крайна сметка до двоичната бройна система, където най-малката единица информация: битът, има само две възможни състояние. Той е нула или единица, нищо повече.

Принципът е прост, направо елементарен, но въпреки това крепи на плещите си целия дигитален напредък, който имаме през последното половин столетие. Технологиите се надграждат, компютърните езици се развиват, абстракцията расте, мощността на процесорите също. И все пак, в крайна сметка, всичко си се свежда до доброто старо състояние на базовата информационна единица, която може да е нула или единица.

И всичко това отива в миналото с идването на квантовите компютри.

 

Приятно ми е, квант

Е, това, разбира се, не е никак сигурно. Квантовите технологии напредват доста плахо, а и по-скоро биха дали нови и различни възможности, отколкото просто да надградят съществуващите технологии.

Именно защото обръщат парадигмата, 2 и 2 при тях вече не е 4, светът не е нули и единици. А го има и междинното състояние, нюансът.

Технологията е предсказана през 80-те години на миналия век, макар че е на път да се превърне в достатъчно приложима реалност едва сега. Най-популярната илюстрация на принципа е… котка. Да, котката на Шрьодингер, мисловният експеримент, с който физикът обяснява квантовата механика… Тя е едновременно жива и мъртва.

Е, и тук същото се случва с единицата информация. Тя вече не е бит, а кубит. Дотук с нулите и единиците, вече има и междинното състояние. Кубитовете могат да носят в себе си комбинация от единица и нула, но също така да се намират и в двете крайности едновременно. Нещо повече: състоянието на всеки кубит влияе върху останалите в системата, което прави нещата още по-сложни.

Именно това дава още перспективи. Защото по този начин паралелно се осъществяват квантови изчисления. Не е нужно да се опитват една по една всички възможни комбинации, които намират решението на даден проблем.

 

Абстракционно

„Класическите компютри са като солов глас – една линия на чисти тонове, която върви напред. Квантовият компютър е като симфония – много тонове, които се допълват и интерферират“, казва проф. Сет Лойд от Масачузетския технологичен институт.

Да, тази област си е доста сложна. И доста абстрактна. Както казва Бил Гейтс, „има една част от работата на „Майкрософт“, която, честно казано, не мога да разбера. Уж имам сериозни познания по математика и физика, но всички обяснения започват да ми изглеждат като йероглифи, когато стане дума за квантовите компютри“.

Идеята за тази технология дават физикът Ричард Файнман и математикът Юрий Манин, които стигат до нея независимо един от друг в началото на 80-те.

Реализацията ѝ обаче се оказва дяволски трудна. Защото състоянието на кубитите е крайно нестабилно, те буквално изчезват в небитието светкавично бързо. А всеки допълнителен кубит увеличава драстично броя на грешките, които се появяват в системата и това затруднява разработването им. Всеки добавен кубит дава още много квантови състояния на отделните единици.

 

Пробит кубит

По-интересното е, че по този начин обаче те отварят цяла нова парадигма. Квантовите компютри например може би ще са способни да разбият някои от алгоритмите, които днес ползваме изключително често в ежедневните си преживявания онлайн, дори да не подозираме за това. Криптирането ще се промени сериозни в момента, когато този тип технологии достигнат своя решителен пробив, гласи мнението на немалко специалисти.

Смята се, че квантовите компютри могат да бъдат сериозен пробив и в разработката на изкуствения интелект. На следващото поколение алгоритми, които умеят да симулират в една или друга област работата на човешкия мозък.

Приема се, че що се отнася до квантовите компютри, човечеството днес е на нивото си на познание за традиционните от 40-те години. В подхода си към тях трябва да използваме съвсем различна парадигма.

Има задачи, с които днешните компютри се справят много бързо, и други, които не са за тях. Например: разлагането на сложни числа. Ако искате да разложите число от 400 цифри до простите му множители, компютърът ви ще извърши 100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 операции, а това ще му отнеме повече време, отколкото е възрастта на Вселената. Квантовата технология би се справила за секунда – само с 64 000 000 действия.

Колкото и да изглеждат сложни, дори най-мощните днешни супермашини са ни доста познати, логиката им на работа в дълбочина не се променя. Докато тук сме изправени пред нещо съвсем ново. Тепърва се разработват програмни езици, съобразени с особеностите на технологията, например флагманът на Microsoft Q#.

До момента квантовите компютри са експериментални системи с неголяма сложност, чака ги дълъг път. Технологията е повече от интересна, обещава много.

И ако се посветите чисто професионално на тази посока, в дългосрочен план надали ще сбъркате. Ние, от ZETTAHOST.bg, ще ви пожелаем искрено успех. Но пък, ако се насочите към класическите дигитални технологии, можем да сме ви още по-полезни. На базата на повече от 18 години опит в сферата, знаем как да се погрижим за хостинга на вашия сайт. Опитайте напълно безплатно и безсрочно тук.

<a href="https://www.zettahost.bg/author/georgik/" target="_self">Георги Караманев</a>

Георги Караманев

Георги е журналист, писател и Front-end програмист – част от екипа на ZETTAHOST.bg. Има повече от 15 години опит в подготвянето на публикации на технологична тематика за Списание 8, в. „24 часа“ и други медии. През 2019 г. и 2021 г. получи наградите в категория „Технологии и иновации“ от конкурса на Dir.bg за чиста журналистика Web Report.
Последвайте ни

Най-нови публикации:

Раз, два, тест! Типовете тестване в софтуерния свят

Ако си поговорите с някой от „динозаврите“ в софтуерната индустрия, той ще ви разкаже как само преди няколко десетилетия никой не е обръщал внимание на тестовете и дори не е съществувала професията на QA инженерите. Днес тестовете са основополагащ елемент от...

Малък, но силен: Vue.js

Сайтовете отдавна не са просто страници, които ни показват текст, картинки и анимации. Те са много повече: сложни апликации, които могат да изпълняват впечатляващ набор от функционалности и именно по този начин промениха завинаги и отношението ни към технологиите. И...

6 мига от историята на хостинга

Хостингът е една от сферите на дигиталния живот, която се промени най-главоломно и неуловимо през последните десетилетия. Заедно с технологиите, които го съпътстват, домът на уеб страниците еволюираше драстично. Огромен път беше изминат заедно с потребителите, които в...

Хора с връзки. Как да напреднем в LinkedIn

В днешния компютърен свят, чиято комуникативна част е погълната от социалните мрежи, никак не е лесно да се ориентираш. Да търсиш и отсяваш важното, погълнато в море от посредственост. И точно тук идват самите социални мрежи, ако се озовеш от обратната страна – да си...

В крак с времето. Защо са важни новите версии на софтуера

Всяко ново е добре забравено старо. Така гласят мъдрите книги и донякъде са прави. Само че ако бяха напълно прави, днес животът ни щеше да е доста по-скучен. Целия технологичен прогрес трябваше да го хвърлим в кофата, той надали е нещо старо и забравено. Често обаче...

Личен сайт безплатно!

Регистрирай се безплатно и си направи сайт още днес.

Безплатната хостинг услуга на ZETTAHOST.bg няма скрити такси и изисквания за ползване.

Безплатен хостинг

Pin It on Pinterest

Share This