Jak informatyka kwantowa zmieni Twoje życie

W latach 80. XX wieku twierdzono, że rozwój technologii kwantowej będzie oznaczał największą zmianę w sposobie działania naszych urządzeń elektronicznych od czasu wynalezienia pierwszych komputerów w latach 40. XX wieku. Mimo że moc obliczeniowa znacznie wzrosła od tego czasu, sposób, w jaki komputery radzą sobie z informacjami nie uległ zmianie: przetwarzają dane w formacie binarnym, które mogą być reprezentowane przez 1 lub 0.

Technologia kwantowa będzie oznaczała największą zmianę w sposobie działania naszych urządzeń elektronicznych od czasu wynalezienia pierwszych komputerów w latach 40. XX wieku.

Komputery kwantowe wykorzystują kubity, które mogą jednocześnie przedstawiać wartości 1 i 0. W praktyce oznacza to, że komputery kwantowe mogą wykonywać wiele obliczeń jednocześnie, dzięki czemu rozwiązują problemy znacznie szybciej niż tradycyjne komputery. Dzięki procesowi splątania można połączyć większą liczbę kubitów i jeszcze bardziej zwiększyć prędkość. Naukowcy sądzą, że 50-kubitowy komputer kwantowy będzie w stanie osiągnąć to, co znane jest jako supremacja kwantowa – punkt, w którym komputer ten przewyższy wydajnością najpotężniejsze obecnie maszyny. Dr. Anne Matsuura, dyrektor ds. zastosowań i architektur kwantowych w laboratoriach firmy Intel, twierdzi, że komputery kwantowe będą unikalne. - Buduję futurystyczne komputery, które – krótko mówiąc – pozwolą wykonywać mnóstwo obliczeń równocześnie. Komputer kwantowy nie będzie wyglądał jak klasyczny komputer. Będzie inny niż wszystkie dotychczasowe – wyjaśnia. - Informatyka kwantowa jest długofalowym projektem, ale ma potencjał do zrewolucjonizowania obliczeń – i może mieć wielki wpływ na świat. Jednakże na drodze do supremacji kwantowej stoi jedna duża przeszkoda: kubity są niestabilne, a do poprawnego działania wymagają niezwykle chłodnego otoczenia, które jest odpowiednio wyciszone. Większość komputerów kwantowych była w stanie pracować tylko przez ułamki sekund, zanim stała się niestabilna, co prowadziło do błędów wkradających się w obliczenia. Jeśli komputer o ilości kubitów zapewniającej supremację kwantową będzie zdolny do niezawodnej pracy, wywrze wpływ na życie w wielu obszarach. Poniżej przedstawiliśmy kilka najważniejszych kwestii. 1. Przeciwdziałanie zmianom klimatu Wraz ze wzrostem mocy smartfonów i popularności urządzeń internetu rzeczy rośnie obciążenie Internetu. Zapotrzebowanie jest obecnie zaspokajane przez ogromne budynki, w których znajduje się mnóstwo szaf serwerów. Największe z nich wymagają do działania prawie 18 megawatów mocy – czyli mniej więcej tyle, co miasto Tupelo w Mississippi. Jednakże komputery kwantowe pracują w bardzo niskich temperaturach, co oznacza, że przewodzą prąd praktycznie bez oporu i zużywają znacznie mniej energii. Biorąc pod uwagę fakt, że gospodarka cyfrowa zużywa 10% energii elektrycznej wytwarzanej na naszej planecie, komputery kwantowe stanowią odpowiedź na wysoki poziom zużycia energii. 2. Opracowywanie leków Jednym z podstawowych zastosowań komputerów kwantowych jest przeprowadzanie złożonych symulacji, których klasyczne komputery nie byłyby w stanie wykonać z powodu zbyt małej wydajności. Fizycy i chemicy często stosują symulację molekularną, aby przewidzieć, w jaki sposób poszczególne cząstki będą na siebie reagowały, lecz wykonywanie tej czynności w krótkim czasie staje się bardzo skomplikowane. Równoległa moc obliczeniowa komputerów kwantowych oznacza, że wcześniej niemożliwe do wykonania symulacje staną się rzeczywistością. Spowoduje to przekształcenie sposobu prowadzenia badań i wspomoże rozwój branży farmaceutycznej. Podobne procesy zostały również wykorzystane w celu optymalizacji dokładności i wydajności radioterapii w leczeniu raka. 3. Uczenie SI Asystenci głosowi w nowoczesnych inteligentnych głośnikach mogą wydawać się inteligentni, lecz nie przekonają nikogo, że w środku jest prawdziwy człowiek. Komputery kwantowe przyspieszyłyby proces uczenia się maszyn, znacznie zwiększając obecne możliwości sztucznej inteligencji. 4. Obsługa ruchu drogowego Nasze samochody stają się coraz bardziej połączone, co umożliwia skuteczniejsze kontrolowanie ruchu pojazdów, lecz im więcej samochodów znajduje się na drodze, tym trudniejsze jest to zadanie. Dodatkowa moc obliczeniowa zapewniana przez informatykę kwantową umożliwi jednoczesne przetwarzanie danych pojazdów z całego miasta, dostosowując sugestie dotyczące poszczególnych tras tak, aby ruch był najpłynniejszy, co ograniczy korki. Te same techniki można również wykorzystać do usprawnienia ruchu lotniczego. 5. Większe bezpieczeństwo Istnieją pewne wątpliwości dotyczące tego, że w nieodpowiednich rękach dodatkowa moc komputerów kwantowych może zostać wykorzystana do łamania istniejących systemów szyfrowania. Mimo że jest w tym ziarno prawdy, wcale nie musi tak być. Komputery kwantowe mogłyby zostać użyte do opracowania znacznie silniejszych systemów zabezpieczeń, praktycznie niemożliwych do złamania przez tradycyjne systemy. Skład i splątanie kubitów sprawia, że kryptografia kwantowa jest niezwykle trudna do złamania. Żaden system nie może być w pełni bezpieczny przez cały czas, lecz tego rodzaju zabezpieczenia są bliskie doskonałości. Źródło: Intel, autorka: Alice Hodgson, dziennikarka i miłośniczka technologii