Ekspertas paaiškina: kas yra kvantiniai kompiuteriai ir kam jų reikia?

„Jei manote, kad suprantate kvantinę mechaniką, jūs jos nesuprantate“, – ši Nobelio fizikos premijos laureato Richardo Feynmano citata gana taikliai paaiškina, kodėl iki šiol neturime praktiškai panaudojamo kvantinio kompiuterio.

Visgi pažanga šioje srityje akivaizdi ir, kaip tikisi mokslininkai, svarbių naujienų turėtume sulaukti per artimiausius 10–20 metų. Tiesa, tai nebūtinai reiškia, kad bus sukurtas galingas ir naudingas kvantinis kompiuteris.

„Iki šiol sudėtingiems skaičiavimams atlikti mokslininkai pasitelkdavo superkompiuterius – itin dideles ir galingas skaičiavimo mašinas, turinčias tūkstančius procesorių. Tačiau yra užduočių, kurioms jie paprasčiausiai netinka arba jų sprendimas užtruktų neproporcingai daug laiko. Tam ir reikalingi kvantiniai kompiuteriai“, – sako kompetencijų centro „Telia Global Services Lithuania“ IT paslaugų tiekimo specialistas Tomas Niparavičius.

Tiek mūsų kasdien naudojami kompiuteriai ar išmanieji telefonai, tiek galingiausi pasaulio superkompiuteriai veikia tuo pačiu principu: skaičiavimai atliekami naudojant dvejetainę sistemą ir informacija koduojama bitais, kurie gali turėti dvi reikšmes, 0 arba 1. Kvantiniame kompiuteryje naudojami ne bitai, o kvantiniai bitai arba kubitai, kurie vienu metu gali būti abiejų šių būsenų superpozicijoje.

Panaudojimo būdų – daugybė

Įsivaizduokite, kad organizuojate vakarienę, kurioje dalyvaus 10 įnoringų svečių ir egzistuoja tik vienas optimalus būdas visus juos susodinti. Kaip manote, kiek skirtingų variantų jums reikėtų įvertinti? Teisingas atsakymas: 3 628 800. Ir tai – tik 10-ies svečių susodinimas prie vieno stalo.

Įprasti superkompiuteriai tokius uždavinius sprendžia analizuodami kiekvieną galimą kombinaciją, o tai itin neefektyvu. Kvantiniai kompiuteriai atsakymo ieško ne tikrindami galimus variantus, o, vaizdžiai sakant, juos filtruodami. Todėl tam tikrų užduočių atsakymą jie gali pateikti nepalyginamai greičiau.

„Vienas iš to panaudojimo būdų – mokslinių duomenų analizė. Pavyzdžiui, veikdamas Didysis hadronų greitintuvas kiekvieną sekundę sukuria apie 300 GB duomenų, kurie, tikimasi, padės įminti fundamentalias mūsų visatos paslaptis. Jų analizė yra sudėtingas ir itin daug išteklių reikalaujantis procesas, kurį kvantiniai kompiuteriai galėtų gerokai paspartinti“, – sako Tomas Niparavičius.

Taip pat kvantiniai kompiuteriai gali atlikti sudėtingas simuliacijas, pavyzdžiui, cheminių reakcijų ar kvantinių efektų. Tai galėtų pasitarnauti daugybėje sričių, nuo efektyvesnio metalų išgavimo, trąšų gamybos, iki našesnių saulės elementų, vaistų gamybos ir radioterapijos.

Dar vienas kvantinių kompiuterių panaudojimo būdas – naujos kartos kibernetinio saugumo ir duomenų šifravimo sprendimai, dirbtinio intelekto spartesnis mokymasis, tiekimo grandinės optimizavimas.

„Įdomu tai, kad kuo uždavinys sudėtingesnis, tuo kvantinis kompiuteris būtų pranašesnis prieš įprastą superkompiuterį. Ir šie skirtumai gali būti drastiški – yra uždavinių, kuriuos galingiausi pasaulio superkompiuteriai spręstų milijonus metų, o kvantiniam kompiuteriui užtektų kelių dienų ar savaičių“, – pastebi T.Niparavičius.

Mįslių daugiau nei atsakymų

Jei kvantiniai kompiuteriai tokie svarbūs ir naudingi, kodėl pažanga šioje srityje tokia lėta? Didžiausias galvos skausmas mokslininkams yra tai, kad kubituose informacija laikoma kvantinėje būsenoje. Nuskaitant kubitą jo reikšmė visada yra arba 0, arba 1, tačiau realybėje šios reikšmės yra nuolat kintančios. Tai apsunkina algoritmų, kurie leistų išnaudoti kvantinių skaičiavimų potencialą, kūrimą.

Antra, kubitai turi būti visiškai izoliuoti nuo aplinkos, tačiau sąveikauti vieni su kitais ir, galiausiai, pateikti sprendimą. Kitu atveju iš jų bus tiek pat naudos, kaip iš įprastų bitų, o kvantinis kompiuteris galės pakeisti nebent skaičiuotuvą.

Trečia, tam, kad kvantinis kompiuteris gebėtų išspręsti išties sudėtingus uždavinius, reikia itin daug kubitų – manoma, bent tūkstančio. Šiuo metu sukurti kvantiniai kompiuteriai gali pasigirti keliomis dešimtimis kubitų.

Ir ketvirta, kvantiniai kompiuteriai gali klysti. Kuo daugiau kubitų, tuo stipresnė dekoherencija (skaičiavimo netikslumai) ir atsakymai tampa pernelyg nepatikimi.

„Visai neseniai „Google“ tyrėjai atrado būdą aptikti ir ištaisyti kvantinio kompiuterio skaičiavimo klaidas: tam panaudoti vadinamieji „loginiai kubitai“. Tiesa, šios srities tyrimai dar tik prasideda ir klaidų taisymo mechanizmas kol kas pats sukuria daugiau klaidų nei ištaiso. Tačiau jei pavyks pasiekti ribą, kai klaidų ištaisoma daugiau nei sukuriama, tai gali būti kvantinių kompiuterių lūžio momentas“, – sako „Telia Global Services Lithuania“ IT paslaugų tiekimo specialistas Tomas Niparavičius.

Gali būti, kad tokios ribos pasiekti taip ir nepavyks. Arba gali paaiškėti, kad kvantinės sistemos yra pernelyg padrikos ir „triukšmingos“, kad atliktų patikimus skaičiavimus. O gal kvantinė mechanika iš principo yra neišmatuojama ir neapskaičiuojama. Bet kuriuo atveju, jei per artimiausius 10–20 metų ir nebus sukurtas realią naudą nešantis kvantinis kompiuteris, tai bent atsakymų į šiuos klausimus sulaukti turėtume.

• Vilnius įžiebė pagrindinę Kalėdų eglę Katedros aikštėje.
• Praėjusią parą Lietuvoje registruoti nauji koronaviruso atvejai - 1222.
• Rajoniniuose keliuose eismo sąlygos yra sudėtingesnės, būkite budrūs!
• Vilniaus oro uoste fiksuojami rekordiniai plataus fiuzeliažo orlaivių skaičiai.
• Skiepai nuo COVID – 19 ligos išgelbėjo 470 tūkstančių gyvybių Europoje.
• Atvykstantiems iš Pietų Afrikos regiono bus privaloma izoliacija ir du tyrimai.
• Praėjusią parą Lietuvoje registruoti nauji koronaviruso atvejai - 2017.
• EK Pirmininkės U. von der Leyen pareiškimas dėl naujos COVID atmainos.
• Ekspertai atskleidžia priežastį, kodėl vaikai nemėgsta brokolių.
• Sausos ir suskilinėjusios lūpos: kokias klaidas kartojame kiekvieną žiemą?
• Prasidėjęs „Juodasis penktadienis“ tuština kišenes: 5 programėlės padės taupyti.
• Išnaudojantys šią elektromobilių savybę džiaugiasi dviguba nauda.
• Kaip paskatinti moteris investuoti?
• Saugūs internete: kaip atpažinti sukčių ataką?
• Baltosios mišrainės paslaptys: atskleidė, kaip patobulinti tradicinį receptą.
• Praėjusią parą Lietuvoje registruoti nauji koronaviruso atvejai - 2002.
• Pareiginės algos bazinis dydis didės 4 eurais.
• Didindami NPD mažiausiai uždirbantiems – plečiame paskatas dirbti.
• VšĮ „Plačiajuostis internetas“ tarifai – greitesnis internetas už tą pačią kainą.
• Nepakankamai termiškai apdorota kiauliena ir šerniena - trichineliozės rizika.
• Apie populiariausius citrusinius vaisius: kodėl gardūs ir verta valgyti?
• Višta ar kiaušinis? Ieškančiųjų trūksta labiau nei IT specialistų.
• 4 netikėti skonių deriniai, puikiai tiksiantys prie krevečių.
• Krūtų implantų sukeliamos ligos: kaip prižiūrėti krūtų implantus ir kada keisti?
• Anoniminio komentavimo iliuzija: smurtautojai turi atsakyti ir internete.
• Augant sergamumui gripu, specialistai atkreipia dėmesį - gripas gali būti sunkus.
• Kaip pasiruošti šaltajam sezonui?
• Moterys ryžtingai žengia į IT sektorių.
• Automobilį mobiliąja taisykla pavertė dėl praktiškumo.
• Didžiausi pavojai dirbant grandininiu pjūklu: kaip nuo jų apsisaugoti.
• Praėjusią parą Lietuvoje registruoti nauji koronaviruso atvejai - 1853.
• Esminiai Kelių eismo taisyklių pakeitimai nuo 2022 m. sausio 1 d.
• U. fon der Lejen: „Baltarusijos režimo elgesys nėra migracijos krizė...".
• Pirmą kartą Lietuvoje šlakas panaudotas kelių tiesimui.
• Kelio darbai vyksta ir šaltuoju sezonu: ką svarbu žinoti vairuotojams?
• Sniego užklupti lietuviai šlavė lentynas: prekių pardavimai kilo net 7 kartus.
• 30 vertingiausių įmonių Baltijos šalyse: pirmoje vietoje – Lietuvos bendrovė.
• Kainų atotrūkis tarp elektromobilių ir įprastų automobilių mažėja: ką rinktis.
• Sparčiai populiarėjantys išmanieji laikrodžiai: kuo jie gali nustebinti?
• Populiariausi slaptažodžiai „nulaužiami” vos per sekundę: kaip to išvengti?

Šio sąrašo naujienos detaliau

Daugiau ankstesnių naujienų:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111