Някога компютрите се смятаха за технологии, достъпни само за учени и обучени специалисти. Но през втората половина на 70-те години на миналия век в историята на компютрите имаше сеизмични промени. Не само автомобилите стават много по-малки и по-мощни. Те станаха достъпни за всички за използване в собствения им дом.
За квантовите изчисления
Квантовите изчисления са в начален стадий днес. Те включват някои от най-изтощителните концепции от физиката на 20 век. В САЩ, Google, IBM и NASA експериментират и изграждат първите квантови компютри. Китай също активно инвестира в тези технологии.
Вярвате ли, че ще има подобен преход към квантовите изчисления, когато ентусиастите могат да играят с квантови компютри от домовете си? Това ще се случи много по-рано, отколкото повечето хора мислят.
Възход на персонални компютри
Промоционално видео:
Първите компютри са създадени през 50-те години. Те бяха големи, често ненадеждни и не особено мощни по днешните стандарти. Те са създадени за справяне с глобални предизвикателства като разработването на първата водородна бомба.
През 1964 г. Джон Кемени и Томас Курц пишат BASIC език. Целта им беше да създадат прост език за програмиране, който да бъде лесен за изучаване и да позволи на всеки да го използва. В резултат на това програмирането престана да бъде изключително за висококвалифицирани учени. Всеки би могъл да научи това, ако иска.
Тази промяна в изчисленията продължи, когато първите къщи компютри се появиха в края на 70-те години. Хобистите вече можеха да си купят собствен компютър и да го програмират у дома. Родителите и децата могат да учат заедно. Тези ранни компютри не бяха много мощни и можехте да правите ограничено количество неща с тях, но бяха изключително ентусиазирани.
Когато хората си играеха с колите си, те разбраха, че се нуждаят от повече функции и повече мощност. Основателите на Microsoft и Apple разбраха, че домашният компютър има огромно бъдеще.
Почти всеки американец вече има лаптоп, таблет или смартфон - или и трите. Те прекарват много време в социални медии, електронна търговия и търсене в интернет.
Нито една от тези дейности не е съществувала през 50-те години. Никой по онова време не можеше да мисли за подобно нещо. Именно наличието на нов инструмент - компютърът, доведе до тяхното развитие.
Въведете Quantum
Класическите изчисления, като компютъра в дома ви, се основават на човешки изчисления. Машината разгражда всички изчисления на техните основни части: двоичните цифри 0 и 1. Нашите компютри в днешно време използват битове от двоични цифри - защото те са лесни за изпълнение с превключватели, които са включени или изключени.
Квантовите изчисления се основават на изчисленията на Вселената. Той съдържа всички класически изчисления, но също така включва няколко нови концепции, дошли от квантовата физика.
Вместо битове, квантовите изчисления имат кубити. Резултатът от квантовите изчисления обаче е абсолютно същият като при класическите изчисления: броят на битовете.
Разликата е, че по време на този процес компютърът може да манипулира кубитите с помощта на битове. Може да постави кубити в суперпозиция от състояния и да ги заплете.
Какво означава това?
И суперпозицията, и заплитането са понятия на квантовата механика, с които повечето хора не са запознати. Суперпозицията приблизително означава, че кубитът може да бъде комбинация от 0 или 1. Заплитането означава корелация между кубитите. Когато се измерва един от двойки заплетени кубити, той веднага показва каква стойност ще получите, когато измерите партньора му. Това е, което Айнщайн нарече „призрачно действие на разстояние“.
Математиката, необходима за пълно описание на квантовата механика, е обезсърчаваща и този фон е необходим за проектиране и изграждане на квантов компютър. Но математиката, необходима за разбиране на квантовите изчисления и за да започнете да проектирате квантови схеми е много по-проста: среднообразователната алгебра по същество е единственото изискване.
Квантови изчисления и вие
Квантовите компютри тепърва започват. Те са големи машини, които са ненадеждни и все още не са много мощни.
За какво ще се използват? Квантовите изчисления имат важни приложения в криптографията. През 1994 г. математикът на MIT Питър Шор показа, че ако се създадат квантови компютри, те биха могли да нарушат съвременните методи за криптиране в Интернет. Това стимулира създаването на нови начини за криптиране на данни, които биха могли да издържат на квантови атаки, въвеждайки в ерата на пост-квантовата криптография.
Също така изглежда, че квантовите изчисления вероятно ще окажат голямо влияние върху химията. Има определени реакции, които за класическите компютри са трудни за симулиране. Химиците се надяват, че квантовите компютри ще бъдат ефективни при симулирането на тези явления.
Но ние не смятаме, че има смисъл да спекулираме какво ще правят повечето хора с квантовите компютри след 50 години. Кога квантовите изчисления ще станат нещо, което всеки може да използва в дома си?
Отговорът е, че това вече е възможно. През 2016 г. IBM добави малък квантов компютър към облака. Всеки с интернет връзка може да проектира и пуска свои собствени квантови схеми на този компютър. Квантовата схема е последователност от основни стъпки, които извършват изчисление.
IBM квантовият компютър е не само свободен за използване, но има и прост графичен интерфейс. Това е малка, не много мощна машина, подобна на първите домашни компютри, но хобистите вече могат да започнат да играят. Промяната започна.
заключение
Хората навлизат в епоха, в която ученето и експериментирането с квантовите изчисления е лесно. Както при първите домашни компютри, може да не е ясно, че има проблеми, които трябва да бъдат решени с квантовите компютри, но когато хората играят, мисля, че вероятно ще намерят, че се нуждаят от повече мощност и повече функции. Това ще отвори пътя за нови приложения, за които все още не сме запознати.
Автор: Ангелина Симакова
И сега предлагаме за четене алтернативен изглед на квантовите компютри: "Квантов компютър? Не днес! Не утре! Никога …?"