Calculatoarele au fost odată gândite ca tehnologii disponibile doar oamenilor de știință și profesioniștilor instruiți. Dar a existat o schimbare seismică în istoria informaticii în a doua jumătate a anilor ’70. Nu numai că mașinile au devenit mult mai mici și mai puternice. Au devenit disponibile tuturor pentru a le folosi în propria casă.
Despre calculul cuantic
Calculul cuantic se află astăzi la început. Acestea includ unele dintre cele mai înfiorătoare concepte din fizica secolului XX. În SUA, Google, IBM și NASA experimentează și construiesc primele computere cuantice. China investește activ și în aceste tehnologii.
Credeți că va exista o schimbare similară către calculul cuantic atunci când pasionații se pot juca cu computerele cuantice din casele lor? Acest lucru se va întâmpla mult mai devreme decât cred majoritatea oamenilor.
Creșterea calculatoarelor personale
Video promotional:
Primele computere au fost create în anii ’50. Erau mari, deseori nesigure și nu erau deosebit de puternice după standardele de astăzi. Acestea au fost concepute pentru a aborda provocările globale, cum ar fi dezvoltarea primei bombe cu hidrogen.
În 1964, John Kemeny și Thomas Kurtz au scris limba BASICĂ. Scopul lor a fost să creeze un limbaj de programare simplu, care să fie ușor de învățat și să permită oricui să-l folosească. Drept urmare, programarea a încetat să mai fie exclusiv pentru oamenii de știință cu înaltă calificare. Oricine ar putea învăța asta dacă ar dori.
Această schimbare în calcul a continuat atunci când primele computere casnice au apărut la sfârșitul anilor '70. Pasionații își puteau cumpăra acum propriul computer și îl pot programa acasă. Părinții și copiii ar putea studia împreună. Aceste computere timpurii nu erau foarte puternice și puteți face o cantitate limitată de lucruri cu ele, dar au fost extrem de entuziaști.
Când oamenii se jucau cu mașinile lor, și-au dat seama că au nevoie de mai multe caracteristici și mai multă putere. Fondatorii Microsoft și Apple au realizat că computerul de acasă are un viitor imens.
Aproape fiecare american are acum un laptop, tabletă sau smartphone - sau toate cele trei. Aceștia petrec mult timp pe rețelele de socializare, comerțul electronic și căutarea pe internet.
Niciuna dintre aceste activități nu a existat în anii '50. Nimeni la acea vreme nu se putea gândi la așa ceva. Disponibilitatea unui nou instrument, computerul, a dus la dezvoltarea lor.
Introduceți Quantum
Calculele clasice, cum ar fi calculatorul din casa ta, se bazează pe calcule umane. Aparatul descompune toate calculele în părțile lor de bază: cifrele binare 0 și 1. Calculatoarele noastre folosesc astăzi biți din cifre binare - deoarece sunt ușor de implementat cu comutatoare care sunt pornite sau oprite.
Calculul cuantic se bazează pe modul în care calculează universul. Conține toată calculația clasică, dar include și câteva concepte noi care provin din fizica cuantică.
În loc de biți, calculul cuantic are credințe. Cu toate acestea, rezultatul calculării cuantice este exact același ca în calculul clasic: numărul de biți.
Diferența este că, în timpul acestui proces, computerul poate manipula qubiturile folosind biți. Poate pune qubits într-o superpoziție de state și să le încurce.
Ce inseamna asta?
Atât suprapunerea cât și legătura sunt concepte de mecanică cuantică cu care majoritatea oamenilor nu sunt familiarizați. Suprapunerea înseamnă aproximativ că un qubit poate fi o combinație de 0 sau 1. Înțelegerea înseamnă corelație între cabluri. Când se măsoară una dintre perechile de qubits încurcate, aceasta arată imediat ce valoare veți obține când îi veți măsura partenerul. Aceasta este ceea ce Einstein a numit „acțiune înspăimântătoare la distanță”.
Matematica necesară pentru a descrie pe deplin mecanica cuantică este descurajantă, iar acest context este necesar pentru a proiecta și construi un computer cuantic. Dar matematica necesară pentru a înțelege calculul cuantic și pentru a începe să proiectăm circuite cuantice este mult mai simplă: algebra liceală este, în esență, singura cerință.
Calcularea cuantică și dumneavoastră
Calculatoarele cuantice abia încep. Sunt mașini mari, care nu sunt de încredere și nu sunt încă foarte puternice.
Pentru ce vor fi folosite? Calculul cuantic are aplicații importante în criptografie. În 1994, matematicianul MIT, Peter Shore, a arătat că, dacă ar fi construite computere cuantice, acestea ar putea sparge metodele moderne de criptare pe Internet. Aceasta a stimulat crearea de noi modalități de criptare a datelor care ar putea rezista la atacuri cuantice, aparând în era criptografiei post-cuantice.
De asemenea, se pare că calculul cuantic probabil va avea un impact mare asupra chimiei. Există anumite reacții greu de simulat pentru calculatoarele clasice. Chimiștii speră că calculatoarele cuantice vor fi eficiente în simularea acestor fenomene.
Dar nu credem că are sens să speculăm despre ce vor face majoritatea oamenilor cu computerele cuantice în 50 de ani. Când va deveni calculul cuantic pe care îl poate folosi toată lumea în casa lor?
Răspunsul este că acest lucru este deja posibil. În 2016, IBM a adăugat un computer cuantic mic în cloud. Oricine are o conexiune la Internet poate proiecta și rula propriile circuite cuantice pe acest computer. Un circuit cuantic este o secvență de pași de bază care efectuează un calcul.
Calculatorul cuantic IBM nu este numai liber de utilizat, dar are și o interfață grafică simplă. Este o mașină mică, nu foarte puternică, asemănătoare cu primele computere casnice, dar pasionații pot deja să joace. Schimbarea a început.
Concluzie
Oamenii intră într-o eră în care învățarea și experimentarea cu calculul cuantic este ușoară. La fel ca în cazul primelor computere casnice, este posibil să nu fie clar că există probleme care trebuie rezolvate cu calculatoarele cuantice, dar atunci când oamenii joacă, cred că probabil vor găsi că au nevoie de mai multă putere și de mai multe funcții. Acest lucru va deschide calea pentru noile aplicații de care nu suntem conștienți încă.
Autor: Angelina Simakova
Și acum oferim pentru citirea unei vizualizări alternative a calculatoarelor cuantice: "Computer quantum? Nu azi! Nu mâine! Niciodată …?"
