განმარტა: რა არის კვანტური უზენაესობა?
კვანტური უზენაესობა არის მნიშვნელოვანი ეტაპი, რომელსაც დიდი ხანია ეძებენ გამოთვლებში და ახლა Google-მა გამოაცხადა, რომ მიაღწია მას. გადახედეთ მეცნიერებას ამ კონცეფციის მიღმა და რა მიღწეული იქნა რეალურად და რამდენი დარჩა.
Google-ის კვანტური კომპიუტერის კომპონენტი სანტა ბარბარას ლაბორატორიაში, კალიფორნია, აშშ. (ფოტო Reuters-ის საშუალებით) ამ კვირაში Google-მა გამოაცხადა, რომ მან მიაღწია გარღვევას ე.წ კვანტური უზენაესობა გამოთვლებში. რას ნიშნავს ეს და რატომ არის მნიშვნელოვანი?
მაშ, რა არის კვანტური უზენაესობა?
ეს არის ტერმინი შემოთავაზებული 2012 წელს ჯონ პრესკილის, კალიფორნიის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის თეორიული ფიზიკის პროფესორის მიერ. ის აღწერს წერტილს, სადაც კვანტურ კომპიუტერებს შეუძლიათ ისეთი რამის გაკეთება, რაც კლასიკურ კომპიუტერებს არ შეუძლიათ. Google-ის შემთხვევაში, კალიფორნიის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა, სანტა ბარბარაში განაცხადეს, რომ შეიმუშავეს პროცესორი, რომელსაც 200 წამი დასჭირდა გამოთვლების გასაკეთებლად, რაც კლასიკურ კომპიუტერს 10000 წელი დასჭირდებოდა.
მაგრამ რა არის კვანტური კომპიუტერი?
ჩვენი ტრადიციული კომპიუტერები მუშაობენ კლასიკური ფიზიკის კანონების საფუძველზე, კონკრეტულად ელექტროენერგიის ნაკადის გამოყენებით. მეორეს მხრივ, კვანტური კომპიუტერი ცდილობს გამოიყენოს კანონები, რომლებიც მართავენ ატომებისა და სუბატომიური ნაწილაკების ქცევას. ამ მცირე მასშტაბით, კლასიკური ფიზიკის მრავალი კანონი წყვეტს მოქმედებას და კვანტური ფიზიკის უნიკალური კანონები მოქმედებს.
ასეთი კომპიუტერის შემუშავება მეცნიერთა მიზანი იყო თითქმის ოთხი ათწლეულის განმავლობაში. 1981 წელს ფიზიკოსმა რიჩარდ ფეინმანმა დაწერა: ფიზიკის კომპიუტერული სიმულაციის პოვნის მცდელობა, მეჩვენება, რომ შესანიშნავ პროგრამას მივყვები… ბუნება არ არის კლასიკური… და თუ გინდა ბუნების სიმულაციის გაკეთება, ჯობია. გახადეთ ის კვანტურ მექანიკურად და, როგორც ჩანს, ეს მშვენიერი პრობლემაა, რადგან არც ისე ადვილია.
რა განსხვავებას გამოიწვევს ასეთი სიმულაცია?
საუბარია დამუშავების სიჩქარეზე. მოდით შევხედოთ, როგორ ამუშავებს კლასიკური კომპიუტერი ინფორმაციას. ინფორმაციის ბიტი ინახება როგორც 0 ან 1. ასეთი ციფრების ყოველი სტრიქონი (ბიტური სტრიქონები) წარმოადგენს უნიკალურ სიმბოლოს ან ინსტრუქციას; მაგალითად, 01100001 წარმოადგენს მცირე ასოს a.
კვანტურ კომპიუტერში ინფორმაცია ინახება კვანტურ ბიტებში ან კუბიტებში. და კუბიტი შეიძლება იყოს 0 და 1 ერთდროულად. კვანტური ფიზიკა მოიცავს ცნებებს, რომლებსაც ფიზიკოსებიც კი აღწერენ, როგორც უცნაურს. კლასიკური ფიზიკისგან განსხვავებით, რომელშიც ობიექტი შეიძლება ერთდროულად არსებობდეს ერთ ადგილას, კვანტური ფიზიკა განიხილავს ობიექტის სხვადასხვა წერტილში ყოფნის ალბათობას. მრავალ მდგომარეობაში არსებობას ეწოდება სუპერპოზიცია, ხოლო ამ მდგომარეობებს შორის ურთიერთობას ეწოდება ჩახლართულობა.
რაც უფრო მეტია კუბიტების რაოდენობა, მით მეტია მათში შენახული ინფორმაციის რაოდენობა. იმავე რაოდენობის ბიტებში შენახულ ინფორმაციასთან შედარებით, ინფორმაცია კუბიტებში ექსპონენტურად იზრდება. სწორედ ეს ხდის კვანტურ კომპიუტერს ასე მძლავრს. და მაინც, როგორც Caltech’s Preskill-მა დაწერა 2012 წელს, საიმედო კვანტური აპარატურის შექმნა რთულია კვანტური სისტემების ზუსტად კონტროლის სირთულის გამო.
სუნდარ პიჩაი Google-ის ერთ-ერთ კვანტურ კომპიუტერთან სანტა ბარბარას ლაბორატორიაში, კალიფორნია, აშშ. (ფოტო Reuters-ის საშუალებით) ეს არის ის, რაც Google-მა მიაღწია?
მკვლევარებმა აჩვენეს, თუ რა შეუძლია კვანტურ კომპიუტერს. მათ ააშენეს 54 კუბიტიანი არქიტექტურა Sycamore-ით, Google-ის კვანტური კომპიუტერით. მიუხედავად იმისა, რომ ერთ-ერთი მათგანი არ მუშაობდა, დანარჩენი 53 კუბიტი იყო ჩახლართული სუპერპოზიციურ მდგომარეობაში.
გუნდმა შეადგინა დაახლოებით 1000 ოპერაციის შემთხვევითი თანმიმდევრობა. ყოველ ჯერზე, როდესაც ისინი აწარმოებდნენ ამ შემთხვევით ალგორითმს, კვანტური კომპიუტერი წარმოქმნიდა ბიტის სტრიქონს.
ახლა, ზოგიერთი ბიტის სტრიქონი უფრო სავარაუდოა, ვიდრე სხვები, და შესაძლებელია იმის დადგენა, თუ რომელი მათგანი უფრო სავარაუდოა. თუმცა, რაც უფრო რთულია შემთხვევითი კვანტური წრე, მით უფრო რთულია კლასიკური კომპიუტერისთვის სავარაუდო ბიტის სიმების ამოცნობა - და სირთულე ექსპონენტურად იზრდებოდა. უზენაესობა მიღწეული იქნა, როდესაც მათ აჩვენეს, რომ კვანტურ პროცესორს მხოლოდ 200 წამი დასჭირდა სუპერ რთული შემთხვევითი ალგორითმის გამოსათვლელად, მაშინ როცა უსწრაფეს სუპერკომპიუტერს დასჭირდებოდა 10000 წელი, ნათქვამია Google-ის ელფოსტაში.
ასევე წაიკითხეთ | კვანტური უზენაესობა გამოთვლებში: ტესტი შესრულებულია, რეალურ სამყაროში გამოყენება შორს არის
მაშ, რა სარგებლობა მოაქვს ამას?
არცერთი, რაც შეეხება პრაქტიკულ აპლიკაციებს. შესრულებული დავალება არ არის ძალიან მნიშვნელოვანი ამ ეტაპისთვის; ეს ბევრად უფრო ეხება იმ ფაქტს, რომ ეტაპს პირველად მოხდა, ნათქვამია Google-ის ელ.წერილში. მას ანალოგიურად მოჰყავდა ძმები რაიტები: იმისთვის, რომ მათ ეჩვენებინათ, რომ ავიაცია შესაძლებელია, არ ჰქონდა მნიშვნელობა, სად მიდიოდა თვითმფრინავი, სად აფრინდა და დაეშვა, არამედ ის, რომ მას საერთოდ შეეძლო ფრენა.
ყველა დარწმუნებულია?
IBM-მა უარყო Google-ის მტკიცება, რომ მისი კვანტური გამოთვლა არ შეიძლება შესრულდეს ტრადიციული კომპიუტერით. ბლოგ-პოსტში IBM-მა განაცხადა, რომ Google-ის მკვლევარების მიერ აღწერილი გამოთვლა შესაძლებელი იქნება არსებული კომპიუტერით ორნახევარზე ნაკლებ დღეში და არა 10000 წელიწადში.
სხვათა შორის, თავად IBM-მა განაცხადა, რომ ხუთშაბათს კვანტური გამოთვლების მიღწევა მოხდა. მისმა მკვლევარებმა მიაღწიეს გარღვევას ცალკეული ატომების კვანტური ქცევის კონტროლში, აჩვენეს მრავალმხრივი ახალი სამშენებლო ბლოკი კვანტური გამოთვლისთვის, თქვა IBM-მა თავის ვებსაიტზე. ნაშრომი გამოქვეყნებულია ჟურნალში Science. Google-ის კვლევა ბუნებაში ჩნდება.
არ გამოტოვოთ Explained | დუშიანტ ჩაუტალა: თავის ასაკს მიღმა, ეს 31 წლის 'ბუდა' ყველასთან აკავშირებს
Შემდეგი რა არის?
მეცნიერები ცდილობენ გააუმჯობესონ თავიანთი სამუშაო, მათ შორის შეცდომების გამოვლენა და გამოსწორება. კალიფორნიის უნივერსიტეტმა, სანტა ბარბარამ აღნიშნა, რომ კვლევამ უკვე მიაღწია ძალიან რეალურ ინსტრუმენტს შემთხვევითი რიცხვების გენერირებისთვის. შემთხვევითი რიცხვები შეიძლება სასარგებლო იყოს სხვადასხვა სფეროში - მათ შორის დაშიფრული გასაღებების დაცვა გაშიფვრისთვის, რაც შეიძლება იყოს მთავრობებისთვის პოტენციურად მწვავე საკითხი.
კვანტურ კომპიუტერებს ერთ მშვენიერ დღეს შეიძლება მოჰყვეს უზარმაზარი წინსვლა სამეცნიერო კვლევებსა და ტექნოლოგიებში. მათ შორისაა ხელოვნური ინტელექტი და ახალი წამლის თერაპია. თუმცა ეს ყველაფერი შორს არის.
ᲒᲐᲣᲖᲘᲐᲠᲔᲗ ᲗᲥᲕᲔᲜᲡ ᲛᲔᲒᲝᲑᲠᲔᲑᲡ:
