Komputer kwantowy przeprowadza wiele obliczeń równocześnie
Piotr Mazurkiewicz
Komputery kwantowe dysponują praktycznie nieograniczonymi zdolnościami, ale najpierw ich twórcy muszą stawić czoła problemom związanym z korekcją błędów, które pojawiają się podczas błyskawicznych obliczeń. W ciągu ostatnich lat sztuczna inteligencja zdominowała świat technologii, jednak obszar, który może ją przyćmić, to właśnie kwanty.
Jak funkcjonują komputery kwantowe?
Urządzenia oparte na zasadach fizyki subatomowej oferują moc obliczeniową tak olbrzymią, że mogą złamać współczesne szyfry w zaledwie kilka sekund. Jednak ten sam sprzęt ma potencjał przyspieszenia prac nad nowymi lekami, redukcji emisji przemysłowych oraz przekształcenia globalnych finansów.
Tradycyjne układy scalone przechowują informacje jako bity, które są reprezentowane przez mikroskopijne tranzystory 0 lub 1. Inżynierowie poszerzyli ten schemat, a dzisiejsze flagowe procesory realizują miliardy operacji w ciągu sekundy, ale ich struktura pozostaje liniowa, co oznacza, że podwojenie liczby tranzystorów przekłada się na mniej więcej podwojenie mocy.
Procesory kwantowe korzystają z kubitów, które mogą jednocześnie przyjmować wartość 0, 1 lub znajdować się w obu stanach dzięki superpozycji. Kiedy dwa lub więcej kubitów zostaje splątanych, system jest zdolny do równoległego badania wielu kombinacji numerycznych. Wprowadzenie trzeciego kubitu powoduje skok z eksploracji czterech stanów do ośmiu, a czwartego do szesnastu itd., co prowadzi do drastycznego wzrostu mocy obliczeniowej, pozostawiając dzisiejsze najszybsze superkomputery w tyle.
Co to są kubity?
Krysta Svore, liderka zespołu Microsoftu zajmującego się oprogramowaniem kwantowym, wyjaśnia to w sposób przystępny: kubit jest kwantowym odpowiednikiem tranzystora, ale umożliwia przechowywanie i przetwarzanie znacznie większej ilości danych jednocześnie. Ta elastyczność wiąże się jednak z kruchością. Sam proces odczytu kubitu prowadzi do zniszczenia jego superpozycji, co oznacza, że każda użyteczna operacja kwantowa musi zostać zakończona przed rozkładem stanu. Utrzymanie kubitów w spójności przez wystarczająco długi czas, aby mogły wykonać realne zadania, stanowi poważne wyzwanie inżynieryjne.
