Της Νικολέττας Συμιλλίδου,
Διανύουμε μια εποχή αλματώδους ανέλιξης της τεχνολογίας όπου τα όρια του νοητού επεκτείνονται διαρκώς, με τον όρο της κβαντικής υπολογιστικής να αναδύεται ως φάρος φουτουριστικής λαμπρότητας. Η κβαντική υπολογιστική, προσφέρει έναν νέο τρόπο επεξεργασίας πληροφοριών, αντλώντας αρχές από την κβαντική φυσική. Παρόλο που αυτοί οι υπολογιστές βρίσκονται ακόμα σε εξέλιξη, σύντομα, θα δύναται να λύνουν περίπλοκα προβλήματα που δεν μπορούν να επιλυθούν από τους υπερυπολογιστές, καθώς έχουν σχεδιαστεί για επίλυση απίστευτα περίπλοκων αλγορίθμων.
Η κβαντική υπολογιστική, λειτουργεί με βάση την κβαντομηχανική, με απλά λόγια την μελέτη του μικρόκοσμου, η οποία εδράζεται πάνω σε θεμελιώδεις φυσικές αρχές. Σε αντίθεση με τα κλασικά συστήματα που βασίζονται σε δυαδική λογική, οι κβαντικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν κβαντικά bits, τα λεγόμενα «qubits» , τα οποία μπορούν να εκπροσωπούν 0, 1 ή και τα δύο ταυτόχρονα, ανοίγοντας μια επιπλέον διάσταση πληροφορίας. Ταυτόχρονα, εν αντιθέσει με τα παραδοσιακά ψηφιακά υπολογιστικά συστήματα, τα κβαντικά προσφέρουν τη δυνατότητα να μειώσουν δραματικά, τόσο τον χρόνο εκτέλεσης, όσο και την ενεργειακή κατανάλωση. Ως εκ τούτου, η εκθετικά μεγαλύτερη υπολογιστική ταχύτητα τους είναι κομβική για μελλοντικά εφευρήματα, από την κρυπτογράφηση και κυβερνοασφάλεια, έως και την ανακάλυψη φαρμάκων και την επόμενη γενιά της τεχνητής νοημοσύνης.
Πάνω σε ποιες θεμελιώδεις αρχές της φυσικής στηρίζεται;
Υπέρθεση:
Στον κόσμο της κβαντικής μηχανικής, η αρχή της υπέρθεσης επιτρέπει σε ένα κβαντικό σώμα, όπως το qubit, να βρίσκεται σε πολλαπλές καταστάσεις ταυτόχρονα. Αυτό σημαίνει ότι το σώμα δεν περιορίζεται σε μόνο μια δυαδική κατάσταση, (0 ή 1), αλλά μπορεί να εκτελεί ένα συνδυασμό των δύο, παρέχοντας μια κυματική αναπαράσταση που ενσωματώνει πολλές καταστάσεις. Συμπληρωματικά, η αρχή της υπέρθεσης εντείνει την υπολογιστική ισχύ των κβαντικών υπολογιστών, δημιουργώντας την προοπτική για ταχύτερη και αποτελεσματικότερη επίλυση σύνθετων υπολογιστικών προβλημάτων.
Διεμπλοκή:
Σύµφωνα με την κβαντική διεμπλοκή, ένα από τα πιο παράδοξα φυσικά φαινόμενα, δύο ή περισσότερα σώματα λέγονται κβαντικά διεμπλεκόμενα όταν η κβαντική κατάσταση του ενός εξαρτάται από την κβαντική κατάσταση του άλλου, ακόμα και σε μακρινές αποστάσεις. Αυτό σημαίνει αυτόματα πως γνωρίζοντας χαρακτηριστικά του ενός σωματιδίου, γνωρίζουμε και του αντίστοιχου διεμπλεκόμενου. Η κβαντική διεμπλοκή έχει οριστεί ως η μέθοδος για κβαντική επικοινωνία και κρυπτογράφηση. Στην κβαντική επικοινωνία, η πληροφορία μεταδίδεται μέσω της κατάστασης των διεμπλεκόμενων σωματιδίων, ενώ στην κβαντική κρυπτογράφηση, η διεμπλοκή χρησιμοποιείται για να εξασφαλίσει την ασφάλεια της μεταφοράς της πληροφορίας.
Τι είναι τα qubits;
Τα κβαντικά bits, αλλιώς qubits, αποτελούν θεμελιώδη μονάδα πληροφορίας της κβαντικής υπολογιστικής και λειτουργούν βασιζόμενα στις αρχές της κβαντικής μηχανικής. Ενώ το κλασσικό bit στους υπολογιστές μπορεί να βρίσκεται σε μία από δύο καταστάσεις, (0 ή 1), ένα qubit μπορεί να βρίσκεται σε μία υπέρθεση καταστάσεων, επιτρέποντας σε αυτό να αποθηκεύσει και να επεξεργαστεί μεγάλες ποσότητες πληροφορίας.
Κβαντικός υπολογιστής vs Κλασικός υπολογιστής:
Εκτός από την επεξεργασία πληροφοριών σε bits και qubits υπάρχουν κι άλλες διαφορές που αξίζει να σημειωθούν:
- Η κλασική πληροφορική χρησιμοποιείται από κοινούς, πολυχρηστικούς υπολογιστές και συσκευές, ενώ η κβαντική υπολογιστική από εξειδικευμένο υλικό κβαντικών υπολογιστών που βασίζεται στην κβαντομηχανική.
- Οι κβαντικοί επεξεργαστές δεν εκτελούν μαθηματικές εξισώσεις όπως οι κλασικοί, καθώς μπορούν να επεξεργαστούν αποτελεσματικότερα πολύπλοκα προβλήματα.
- Οι κλασικοί υπολογιστές παρέχουν μοναδικές απαντήσεις, ενώ οι κβαντικοί συχνά παρέχουν εύρος πιθανών απαντήσεων.
Χρήσεις της κβαντικής υπολογιστικής:
Έχετε αναλογιστεί ποτέ ποιο θα είναι το μέλλον των υπολογιστών;
Αν και βρίσκεται ακόμα σε ερευνητικό στάδιο, η κβαντική υπολογιστική υπόσχεται τρομερές εφαρμογές σε πολλούς τομείς.
- Κρυπτογραφία:
Η κβαντική κρυπτογραφία αξιοποιεί κάποιες βασικές κβαντομηχανικές ιδιότητες ενός φυσικού συστήματος, υποσχόμενο κατ’ αυτόν τον τρόπο ένα ασφαλές κανάλι επικοινωνίας μεταξύ των κατόχων του, δηλαδή του αποστολέα και του παραλήπτη του κρυπτογραφημένου μηνύματος.
- Φαρμακευτικά προϊόντα:Οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να προσομοιώσουν μοριακή συμπεριφορά και βιοχημικές αντιδράσεις με μεγάλη ακρίβεια, με αποτέλεσμα την ανάπτυξη νέων φαρμάκων και ιατρικών θεραπειών προς όφελος της κοινότητας.
- Τεχνητή Νοημοσύνη:
Η κβαντική υπολογιστική μπορεί να επιταχύνει την εκπαίδευση αλγορίθμων μηχανικής μάθησης και να επιτρέψει την επεξεργασία μεγάλου όγκου δεδομένων, καθώς οι επενδύσεις στην τεχνητή νοημοσύνη αυξάνονται συνεχώς.
- Χρηματοοικονομικά:Με την κβαντική υπολογιστική δύναται να βελτιωθούν οι χρηματοοικονομικές προβλέψεις και η διαχείριση κινδύνου, παρέχοντας έτσι πιο ακριβής ανάλυση δεδομένων.
- Βελτιστοποίηση:
Η δυνατότητα παροχής πολλαπλών λύσεων είναι σημαντική για την επίλυση των προβλημάτων βελτιστοποίησης.
Η κβαντική υπολογιστική έχει ήδη τραβήξει την προσοχή πασίγνωστων εταιριών παγκοσμίως και αναμένεται σε λίγα χρόνια να διαδοθεί ακόμη περισσότερο. Αναλυτικότερα, η Google αυτή την στιγμή δαπανά δισεκατομμύρια δολάρια για την κατασκευή κβαντικού υπολογιστή μέχρι το 2029. Ταυτόχρονα, εταιρίες όπως η IBM (International Business Machines Corporation), η Microsoft αλλά και η Amazon έχουν αρχίσει κι αυτές να αναπτύσσουν τους δικούς τους κβαντικούς υπολογιστές.
Εν κατακλείδι, η κβαντική υπολογιστική αποτελεί μια επιστήμη που αψηφά την ανθρώπινη λογική και αποτελεί ένα τεράστιο τεχνολογικό άλμα. Σίγουρα υπάρχουν διάφορες προκλήσεις και κίνδυνοι που έπονται από τους κβαντικούς υπολογιστές, αλλά οι ερευνητές εργάζονται σκληρά για να κάνουν τους υπερσύγχρονους κβαντικούς υπολογιστές όσο το δυνατόν περισσότερο αποτελεσματικούς και αποδοτικούς.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- IBM, What is quantum computing?διαθέσιμο εδώ
- The Motley Fool, Quantum Computing Investments: A Once-in-a-Lifetime Opportunity?διαθέσιμο εδώ
- Francis Xavier, Quantum Computing – Unraveling the Future of Technology, διαθέσιμο εδώ
