Kvantový počítač

Kvantový počítač

Zařízení, které v operacích s daty využívá fenomény známé z kvantové mechaniky, jako je například superpozice nebo kvantové provázání. Na rozdíl od základních binárních prvků klasických počítačů (bitů), které představují buď nuly, nebo jedničky, mohou kvantové bity (qubity) reprezentovat obojí současně - to je právě princip superpozice. Spojením qubitů pomocí kvantového provázání se počet stavů, které mohou reprezentovat, zvyšuje exponenciálně, což umožňuje okamžitý výpočet milionů možností.

  • Na konci září (20219) prohlásil Google, že dosáhl kvantové nadřazenosti tím, že sestavil první kvantový počítač, který je schopný provést složitější výpočty než dnešní nejvýkonnější superpočítače.  
  • Kvantový počítač pracuje místo klasických bitů s jedničkami a nulami s takzvanými qubity, které mohou navíc být, jak je v kvantovém světě obvyklé, jedničkou a nulou zároveň.

Většina kvantových počítačů, včetně těch vyvinutých společnostmi IBM a Google, je postavena na supravodivých kvantových bitech (qubitech), které využívají superchlazené obvody. Google a IBM se pro vývoj kvantových počítačů spokojily s vývojem transmonů, tedy supravodivých qubitů v pevném skupenství. Ty ale k fungování vyžadují extrémně nízké teploty (téměř na úrovni absolutní nuly), vykazují značné proměnlivosti a svůj kvantový stav nedokážou udržovat úplně stabilně 

Kvantový počítač Honeywell 

Kvantový počítač Honeywellu, který sestrojil tým sta vědců, inženýrů a vývojářů, přichází s jinou technologií, tzv. iontovými pastmi, které drží ionty - tedy qubity počítače - na místě s elektromagnetickými poli. Supravodivé kvantové čipy jsou rychlejší, ale iontové pasti jsou přesnější a déle udrží svůj kvantový stav.

  • plánuje svou kvantovou technologii do tří měsíců zpřístupnit klientům prostřednictvím cloudové služby Microsoft Azure. Podle prohlášení společnosti bude nový počítač až dvakrát výkonnější než ty, které sestavila konkurence.  
  • Honeywell také tvrdí, že umí kvantový výpočet pozastavit, přečíst stav qubitů a pak obnovit výpočet jiným způsobem v závislosti na dosud zjištěných výsledcích. To by umožnilo v polovině výpočtu vykonat něco jako podmiňovací příkaz, což je základní řídicí struktura programovacích jazyků, která umožňuje provést zdrojový kód v závislosti na logickém vyhodnocení určitého výrazu. 
  • Honeywell spolupracuje se společnostmi JPMorgan a Microsoft, které budou poskytovat kvantové výpočetní algoritmy a obecné počítačové know-how.
  • počítač bude dvakrát výkonnější než Q System One, který sestrojila společnost IBM 

14.5.2021 růlom ve vědeckých oborech, ale i v šifrování, kdy současná hesla nebudou bezpečná, mají přinést takzvané kvantové počítače. Ty budou mnohem výkonnější než dnešní superpočítače. Současný výzkum, na kterém se díky atraktivitě oboru výrazně podílí i Google nebo NASA, ale zatím na konstrukci takto silných strojů nestačí. Řešením by mohlo být jejich propojení pomocí čipu, který nyní dokázal vyrobit tým vědců z technické univerzity v nizozemském Delftu. Ti očekávají, že do dvou let bude jejich výrobek komerčně dostupný.

Kvantový počítač pracuje místo klasických bitů s jedničkami a nulami s takzvanými qubity, které mohou navíc být, jak je v kvantovém světě obvyklé, jedničkou a nulou zároveň. To mu umožňuje zpracovávat najednou všechna možná řešení. Například šachy hraje klasický počítač tak, že vyzkouší všechny možné tahy a jejich důsledky postupně. Pokud tak chce vidět pouhé tři tahy dopředu, musí projít devět milionů možných šachových partií. Kvantový počítač ale prochází všechny partie v jednotlivých tazích najednou. Tedy místo devíti milionů úkonů mu stačí udělat tři.

Vědci si slibují, že takto bude možné i například v chemii simulovat chemické reakce mnohem přesněji. Kvantový internet umožní astronomům postavit dalekohledy o velikosti Země, jimiž bude možné se detailně podívat na vzdálené planety, kde by mohl být inteligentní život. Průlom bude také v šifrování, kdy v současnosti neprolomitelná hesla najednou budou pro kvantový počítač problémem jen na pár sekund.

Současné kvantové počítače umí pracovat maximálně se stovkou qubitů a jejich zvětšení není vůbec triviálním úkolem. Vývoj kvantových počítačů je podle odborníků na hranici samotné vědy. Třeba podle fyzika a průkopníka v oboru kvantových výpočtů Davida Deutsche by byl reálný kvantový počítač důkazem, že existují paralelní vesmíry. Při prolamování hesel by podle něj musel kvantový počítač pracovat s mnohem více atomy, než kolik jich v našem vesmíru vůbec je.

"Když spustíme takovýto algoritmus, nesčetné naše varianty ho spouští také v jiných vesmírech. Počítače se pak v různých vesmírech ve svých výsledcích liší a ve výsledku každý spočítá část. Později se pak dají tyto hodnoty dohromady a všechny vesmíry tak přispějí ke stejné odpovědi ve všech vesmírech," vysvětloval svou vizi Deutsch pro americký magazín New Yorker.

Deutschův přístup je ve vědecké komunitě kvůli své komplikovanosti spíše nepřijímaný a většina vědců doufá, že kvantové počítače půjde vysvětlit jednodušeji. I tak ale ukazuje, o jak záhadné stroje jde. A i když komerčně využitelné budou podle odborníků až s tisícovkou qubitů, řešením by mohlo být propojení současných málo výkonných strojů pomocí kvantové sítě.

Společnosti QphoX, která tento týden ohlásila první kvantový modem. Ten je schopný převést mikrovlnné frekvence z kvantového procesoru na světelný signál, který pak pošle dál sítí přes optická vlákna. A tohle všechno se děje na malém čipu, který může být přidán k většině již existujících přístrojů.

QphoX v současnosti diskutuje o možnosti vyzkoušet nový modem na počítačích svých zákazníků, podle Gröblachera by se takové testování mohlo uskutečnit do dvou let. Umožnit by také měl propojení různých součástí kvantových počítačů, což doteď bylo nemožné.

https://archiv.ihned.cz/c1-66924490-novy-cip-nizozemskych-vedcu-dokaze-propojit-kvantove-pocitace-mozna-i-napric-paralelnimi-vesmiry

17.1.2021 Kvantový internet k vám možná přichází prostřednictvím dronu. Vědci nyní používají drony k přenosu částic světla nebo fotonů, které sdílejí kvantovou vazbu zvanou zapletení. Zapletené kvantové částice si mohou zachovat vzájemně propojené vlastnosti, i když jsou odděleny na velké vzdálenosti. Takové neintuitivní chování lze využít k umožnění nových typů komunikace. Vědci nakonec usilují o vybudování globálního kvantového internetu, který se spoléhá na přenos kvantových částic, aby umožnil komunikaci v ultravysoké míře pomocí částic k vytváření tajných kódů k šifrování zpráv. Kvantový internet by také mohl umožnit vzdáleným kvantovým počítačům spolupracovat nebo provádět experimenty, které testují limity kvantové fyziky.

https://www.sciencenews.org/article/physics-drones-could-help-create-quantum-internet

25.12.2020 Kvantovou teleportaci lze chápat jako řízený přenos informací mezi qubity (kvantové ekvivalenty počítačových bitů). Vědci poprvé nyní prokázali kvantovou teleportaci na dálku. Přenos mezi qubity trumfne i rychlost světla.

Probíhal na vzdálenost přesně 43,5 km, což vytvořilo základ pro kvantovou internetovou službu, která by jednoho dne mohla způsobit revoluci ve výpočetní technice. Kvantové komunikační systémy jsou rychlejší a bezpečnější než běžné sítě. Používají většinou spíše fotony než počítačový kód, který je možné prolomit.

Jejich vývoj se ale opírá o špičkovou vědeckou teorii, která transformuje naše chápání toho, jak počítače fungují. V kvantovém internetu jsou informace uložené v qubitech převáděny nebo teleportovány na velké vzdálenosti prostřednictvím zapletení. Zapletení je jev, při kterém jsou dvě částice spojeny takovým způsobem, že informace sdílená s jednou je zároveň sdílena s druhou ve stejnou dobu. Znamená to, že kvantový stav každé částice je závislý na stavu druhé částice, i když jsou odděleny velkou vzdáleností.

Kvantová teleportace je přenosem kvantových stavů z jednoho místa do druhého. Tento přenos je ale vysoce citlivý na prostředí. Jeho kvalita může velmi snadno narušit věrnost teleportace. Prokázání teorie v praxi by proto bylo technologicky náročné.

Technologie má zatím před sebou ověření mimo laboratorní testy. Už ale existují plány, jak budou politici tuto technologii využívat. Například americké ministerstvo energetiky doufá, že vybuduje kvantovou síť mezi svými laboratořemi napříč státy. Síla kvantového počítače běžícího na kvantovém internetu překročí rychlost současných nejsofistikovanějších superpočítačů na světě asi 100 bilionkrát.

https://techfocus.cz/pc-notebooky/2725-vedci-z-nasa-dosahli-kvantove-teleportace-na-vzdalenost-44-kilometru-vznika-novy-kvantovy-internet.html?<br>

10.3.2020 Americká společnost Honeywell oznámila, že sestavila nejvýkonnější počítač na světě, který má být údajně až dvakrát rychlejší než stávající výrobky konkurence. Honeywell využil takzvaných iontových pastí, které za pomoci elektromagnetického pole uvězňují ionty v prostoru tak, aby co nejméně vzájemně působily s okolím. Dochází tak k delšímu udržení kvantového stavu. 

zobrazit více..
Loading...