Kwantowy superkomputer nowej generacji

Kiedyś to wszystko było takie proste. Komputer można było złożyć samemu, jak coś się psuło, wystarczyła wizyta na giełdzie części i po kłopocie. Tyle RAMu, tyle miejsca na dysku, format systemu i instalacja Windowsa od nowa. Działało albo nie, jak w systemie dwójkowym, można było mieć tylko dwie wartości: 0 i 1. Nowa informatyka nie jest już taka prosta. Ale może oferować bajeczne możliwości.

Jest propabilistyczna, czyli oparta na prawdopodobieństwie. Operuje już nie na bitach czy bajtach, ale na kubitach, podstawowych jednostkach informacji kwantowej. Takie kwantowe kubity mogą przybierać wiele różnych wartości w jednym momencie i tym samym dawać więcej możliwości obliczeniowych opartemu na nim komputerowi. Też kwantowemu, bo nasza dzisiejsza podróż to wyprawa po świecie, który rządzi się trochę innymi prawami niż nasz.

Pamiętacie ze szkoły takiego naukowca, który najwięcej czasu spędzał na zastanawianiu się, czy zamknięty w pudełku kot będzie żywy czy nie? Nie chodziło o dręczenie zwierząt, facet nie był ani psychopatą, ani zoologiem.

Schroedinger, bo o nim mowa, chciał takim modelowym przykładem uzmysłowić ludziom, że mechanika kwantowa bazuje na nieuchwytności cząstek, których nie dość, że nie za bardzo widać, to jeszcze ich stan może zmieniać się w dowolnych chwilach i wciąż być niewidoczny dla naszych oczu. Tak jak kot w pudełku, albo jeszcze żyje albo już nie, ale dopóki tego nie sprawdzimy, musimy przyjmować dwie możliwości. W przypadku najmniejszych cząstek, na których bazuje mechanika kwantowa, ich stanów, czyli wartości typu klasycznych zer i jedynek, może być dużo więcej niż dwa. Wyobraźmy sobie w takim razie komputer oparty na takich cząstkach. Jeżeli

zamiast tranzystorów zmusimy do pracy elektrony albo fotony, wtedy jesteśmy już krok bliżej stworzenia komputera kwantowego. Można próbować zawiesić je w polu magnetycznym, chwytać w wymyślne pułapki albo manipulować atomami fosforu w silikonie. Na razie naukowcom udało się nakłonić do współpracy maszynę opartą na przemianie adiabatycznej, czyli takiej, podczas której nie zmienia się ilość ciepła. Adiabatyczna informatyka kwantowa (po angielsku AQC – Adiabatic Quantum Computing) to chwilowo wszystko, co można z takich ulotnych stanów cząstek elementarnych uzyskać.

Rozwiązanie oferowane przez firmę D-Wave jest rewolucyjne. Polega na stworzeniu matrycy drucików, które umieszcza się w temperaturze absolutnego zera. Następnie w taki poplątany procesor w lodówce umieszcza się wiele matematycznych równań. Te równania to tak zwane operatory Hamiltona, złożone funkcje opisujące wartości ciepła układu, w którym się znajdują. Taki procesor nie może zostać przypadkowo podgrzany albo schłodzony, bo najmniejsza zmiana temperatury zaburzyłaby kwantowe obliczenia. Bo nie dość, że działania na kubitach potrafią przynosić odmienne wartości (wspominana propabilistyka), to jeszcze opisywana przestrzeń jest zbiorem zbyt wielu wartości (tak zwanych superpozycji), by można było pozwalać sobie na zmiany podczas dokonywania obliczeń. Strasznie to zagmatwane, zdaję sobie sprawę, ale za to taka udziwniona informatyka może przynieść niewiarygodne korzyści.

Po technologię D-Wave sięgnął lotniczy gigant, firma Lockheed Martin, ponieważ kwantowe procesory są w stanie ogromnie przyspieszyć prace badawcze. Dla przykładu – kwantowy komputer może zastąpić 50 000 serwerów analizujących finansowe dane dla bankierów z Goldman Sachs. Google sięga po kubity, ponieważ dzięki nim uda się stworzyć dokładniejsze mapy dla samoprowadzących się samochodów. W kanadyjską technologię inwestuje

także Jeff Bezos, twórca e-commerce’owego imperium Amazon oraz CIA. I wiele innych firm oraz rządowych agencji z całego świata. Bo taka plątanina kabli w lodówce jest w stanie przyspieszyć prace nad wszystkim – jednym z celów jest stworzenie kompletnej mapy wszystkich białek zawartych w kodzie genetycznym. Po superkomputer sięgnęła także NASA. Kosztująca 15 milionów dolarów maszyna stanie w Centrum Badawczym im. Josepha Amesa w Kalifornii i będzie służyć zarówno badaniom kosmosu jak i innym instytucjom akademickim zrzeszonym w Agencji Uniwersyteckich Badań Kosmicznych (USRA - Universities Space Research Association).

Wynalazek specjalistów z D-Wave to jeszcze nie jest idealny kwantowy komputer tylko wspominana maszyna adiabatyczna. Sceptyczni (i zapewne zazdrośni o sukces Kanadyjczyków) krytycy tej metody obliczeń porównują to do komórek odpowiedzialnych za fotosyntezę. Komórki w roślinach przekształcają światło słoneczne w energię w ciągu ułamków sekund, podobnie jak ta supermaszyna przegryza ciągi równań zachowując dosłownie zimną krew. Adiabatyczne komputery to maszyny polegające na procesach wymiany ciepła, a i tak potrafią dostarczyć oszałamiające rezultaty.

Na początku maja 2013 roku naukowcy z Amherst College w amerykańskim stanie Massachusetts porównali szybkość tradycyjnego PeCeta z adiabatycznym D-Wave Two. 439 kubity stworzone przez szereg przewodników z niobowych rurek rozwiązały każdy matematyczny problem w pół sekundy. Tradycyjny komputer potrzebował nawet 30 minut. Jednym słowem 3600 razy wolniej. Miażdżąca przewaga tego przedziwnego ni to kwantowego, ni niekwantowego komputerowego tworu oznacza, że w niedalekiej przyszłości komputer może naprawdę być już wszędzie. Nawet wyskoczyć z lodówki.

Komentarze

~stoik : Niestety trzeba się zgodzić z poglądem, że to paranaukowy bełkot. Rozwiązywanie "każdego matematycznego problemu" w pół sekundy świadczy kompletnym braku pojęcia autora o złożoności obliczeniowej. Jakie to problemy, jaki rozmiar miały dane wejściowe, jakich używano algorytmów? Mając do dyspozycji 439 kubity można prawdopodobnie wykonywać szybko proste operacje, ale do rozwiązania "każdego problemu" bardzo daleko. Wiadomo nie od dziś, że głównym problemem komputerów kwantowych jest właśnie to, że klasa problemów, do których się nadają, jest na razie bardzo uboga. zwiń

19 maja, 19:48 | ocena: 81% | odpowiedzi: 1

odpowiedz

oceń: -1

+1

~muszę_się_podpisać? do ~satan_666: Ta firma jest jedyną oferującą taki komputer więc chcą go kupić i tak tam musiałbyś się udać. Problem polega na tym że cena jest rzędu kilku milionów dolarów. Nie każdy problem da się rozwiązać efektywnie na takiej maszynie a jej programowanie wymaga co najmniej doktoratu z fizyki kwantowej. Realnie taniej wychodzi kupić od IBMu standardowy superkomputer, ta sama cena większa funkcjonalność a osiągi porównywalne przy tej cenie. zwiń

19 maja, 19:06 | ocena: 80%

odpowiedz

oceń: -1

+1

~Tomek : Dlaczego tego artykułu nie dano do opracowania człowiekowi, który rozumiałby dziedzinę na tyle dobrze aby ją upraszczać, a nie komplikować (wplatając oczywiste bzdury)? Przecież przeciętny czytelnik nawet jeśli doczyta do końca, to będzie skołowany. Zmarnowana przestrzeń wirtualna na stronie, zmarnowane pieniądze na autora, do niczego to. Grafomańskie zapędy niedouczonego amatora... zwiń

18 maja, 00:05 | ocena: 77% | odpowiedzi: 6

odpowiedz

oceń: -1

+1

~wktr : Paranaukowy bełkot, zapytajcie tych budowniczych komputera nie idealnie kwantowego czy ich maszyna potrafi dodać 2 do 2 a wynik jest kwantowy ( czyli nieoznaczony ) czy normalny ( czyli 4). Czy ta supermaszyna jest do przegryzania ciągu równań czy do obliczeń.

19 maja, 19:04 | ocena: 80% | odpowiedzi: 2

odpowiedz

oceń: -1

+1

~bolek : "zamiast tranzystorów zmusimy do pracy elektrony albo fotony" A w tranzystorach to co jest , przypadkiem nie elektrony??

Czy pan Rafał Tomański wie o czym pisze???

19 maja, 18:53 | ocena: 87% | odpowiedzi: 2

odpowiedz

oceń: -1

+1

~bdamian : Myślałem, że coś oparte na prawdopodobieństwie jest probabilistyczne, a nie propabilistyczne, poprawcie może to lepiej.

18 maja, 23:47 | ocena: 90% | odpowiedzi: 1

odpowiedz

oceń: -1

+1

janina 1957 : Są różne sposoby zdobywania funduszy poprzez poruszanie świetlnych idei.

Najbardziej jaskrawym przypadkiem jest LOBBY EKOLOGICZNE, które najpierw walczyło z dziurą ozonową, teraz walczą z ocieplającym się klimatem. Niestety nie jest to jedyna organizacja terrorystyczna, która poprzez terroryzowania ludzi swymi chorymi ideami wyciąga pieniądze od pracujących ludzi.

Wśród pseudofizyków też takie grupy niestety istnieją. Jedną z najbardziej znanych była grupa zajmująca się ZIMNĄ FUZJĄ. Twierdziła ona, że udało jej się przeprowadzić reakcję termojądrową w niskiej temperaturze. Grupa ta ukradła dużo środków budżetowych na propagowanie swoich herezji. Ale z czasem prawda zwyciężyła i dzisiaj już nikt do zimnej fuzji nie przyznaje się.

Dzisiaj natomiast jedną z najbardziej aktywnych grup pseudonaukowych, jest grupa zajmująca się zaganieniami TELEPORTACJI i INFORMACJI KWANTOWEJ, zajmująca się między innymi obliczeniami kwantowymi. Ten dział pseudonauki istnieje od ponad 20 lat, ale niestety oprócz pozyskiwania środków na pseudobadania żadnych namacalnych rezultatów nie osięgnął. A to opisywanie komputerów w absolutnym zerze(nie osiągalnym w rzeczywistości), to kolejna zagrywka przed zdobywaniem funduszy. zwiń

31 minut temu

odpowiedz

oceń: -1

+1

~ZWO3119 : A skąd autor wziął te 439 qbitów? Bo na razie mówiło się o 64 qbitach. I takie maszyny, 10 sztuk, zostały wyprodukowane. A 2 z nich zainstalował Lockheed Martin. Tyle, że nie radzę się z tego cieszyć bo wszystko jest pod kontrolą "swoich" = CIA czy armii USA. Do dzisiaj nie wiadomo, czym się te komputery zajmują. Choć sądząc po firmie, można przyjąć, że projektują następne urządzenia do zabijania. Kupienie takich komputerów jest dzisiaj niemożliwe, właśnie dlatego, USA nie pozwoli. To już lepiej pogadać z Austriakami, którzy są w Europie najbardziej zaawansowani (4 qbity). zwiń

wczoraj, 12:52 | ocena: 50%

odpowiedz

oceń: -1

+1

~olo : To pewnie teraz tą technologią zainteresują się hakerzy z całego świata....

Pomyślcie o łamaniu wszelakich kodów w tak krótkim czasie

19 maja, 18:53 | ocena: 84% | odpowiedzi: 1

odpowiedz

oceń: -1

+1

~kicia 44 do ~Tomek: Brawo Panie Tomku.Ma Pan absolutna racje.Gdybym nie wiedzial o co chodzi w komputerach kwantowych,to z tego belkotu nie zrozumialbym nic.Pozdrowienia

19 maja, 19:43 | ocena: 81%