Komputer kwantowy ciekawostki

Komputer kwantowy to zaawansowane urządzenie, które wykorzystuje zjawiska mechaniki kwantowej do przetwarzania informacji. W przeciwieństwie do zwykłych komputerów, które używają bitów (0 lub 1), komputery kwantowe działają na kubitach, które mogą znajdować się w stanie 0, 1 lub w obu naraz dzięki zjawisku zwanym superpozycją. Ta wyjątkowa cecha pozwala im wykonywać niektóre obliczenia znacznie szybciej niż tradycyjne komputery.

18 ciekawostek o komputerze kwantowym

1. Pierwsza koncepcja komputera kwantowego pojawiła się w latach 80. XX wieku, kiedy fizyk Richard Feynman zasugerował, że tylko system kwantowy może efektywnie symulować naturę.

2. Komputery kwantowe mogą rozwiązywać niektóre problemy w kilka sekund, podczas gdy zwykłe komputery potrzebowałyby na to milionów lat np. rozkład dużych liczb na czynniki pierwsze (ważny dla szyfrowania).

3. Procesory kwantowe działają w temperaturach bliskich zera absolutnego (-273,15°C), czyli zimniejszych niż przestrzeń kosmiczna. Takie ekstremalnie niskie temperatury są potrzebne, aby kubity działały prawidłowo.

4. W świecie kwantowym nic nie jest pewne. Kwantowe obliczenia opierają się na prawdopodobieństwie, a nie na określonych wartościach, co całkowicie zmienia podejście do rozwiązywania problemów.

5. Kluczowe dla mocy obliczeniowej komputerów kwantowych jest zjawisko zwane splątaniem kwantowym. Albert Einstein nazwał to „upiornym działaniem na odległość”. Dwa splątane kubity mogą natychmiast wpływać na siebie nawzajem, nawet jeśli są od siebie bardzo oddalone.

zobacz: Albert Einstein – 23 ciekawostki

6. Komputery kwantowe mogą symulować złożone molekuły, co przyspieszy tworzenie nowych leków. Mogą obliczać, jak cząsteczki leków oddziałują z komórkami naszego ciała, co obecnie jest niezwykle trudne do przewidzenia.

7. Dzięki ogromnej mocy obliczeniowej, komputery kwantowe mogą pomóc w tworzeniu bardziej dokładnych prognoz pogody, symulując skomplikowane układy atmosferyczne z niespotykaną dokładnością.

8. Jednym z największych problemów przy budowie komputerów kwantowych jest ochrona kubitów przed interakcją ze środowiskiem zewnętrznym. Nawet najmniejsze zakłócenie może spowodować utratę informacji kwantowej.

9. Komputery kwantowe mogą złamać wiele współczesnych systemów szyfrowania. Na szczęście równolegle rozwija się kryptografia kwantowa, która jest odporna na ataki kwantowe.

10. Pojedynczy kubit może przechowywać znacznie więcej informacji niż klasyczny bit. 300 kubitów może reprezentować więcej stanów niż jest atomów we wszechświecie.

11. Już dziś możesz korzystać z komputerów kwantowych przez internet. Firmy jak IBM, Google czy Amazon udostępniają swoje maszyny kwantowe do eksperymentów online.

12. Niektórzy artyści wykorzystują właściwości komputerów kwantowych do generowania unikalnej muzyki, która opiera się na prawdziwie losowych zdarzeniach kwantowych.

13. W październiku 2019 Google ogłosiło, że 53-kubitowy procesor Sycamore wykonał zadanie w 200 s, które – według nich – zajęłoby najszybszemu superkomputerowi 10 000 lat.

zobacz: 15 ciekawostek o Google

14. Dzisiejsze komputery kwantowe są odpowiednikiem pierwszych komputerów z lat 40. i 50. XX wieku – to początek rewolucji technologicznej, która dopiero nabiera tempa.

15. Kraje jak USA, Chiny, Rosja, Japonia i wiele państw europejskich inwestują miliardy dolarów w rozwój technologii kwantowych, traktując je jako kluczowy element bezpieczeństwa narodowego.

16. Naukowcy pracują nad stworzeniem internetu kwantowego, który wykorzystywałby splątanie kwantowe do przesyłania informacji z idealnym bezpieczeństwem. Już wykonano pierwsze eksperymenty z teleportacją kwantową na odległość kilkuset kilometrów!

17. W grudniu 2020 zespół USTC osiągnął suprremacje kwantową używając Jiuzhang (fotoniczny komputer z 76 fotonami), pokazując, że do uzyskania tych samych próbek klasycznemu superkomputerowi potrzeba byłoby 2,5 mld lat.

18. Szacuje się, że do 2030 roku zapotrzebowanie na specjalistów kwantowych wzrośnie do ponad 250 000 osób.

Autor: Pasjonat

Nauka podsumowanie pytania

Czym różni się komputer kwantowy od zwykłego komputera?

Zwykły komputer używa bitów (0 lub 1), a komputer kwantowy używa kubity (qubity), które mogą być 0, 1 albo obydwoma naraz. Dzięki temu komputer kwantowy może robić wiele obliczeń jednocześnie.

Co to jest kubit?

Kubit to odpowiednik bitu w komputerze kwantowym. Ale zamiast być tylko „włączony” lub „wyłączony”, kubit może być w wielu stanach jednocześnie – to dzięki zjawisku zwanym superpozycją.

Jak działa komputer kwantowy?

Działa na zasadzie manipulowania kubitami za pomocą specjalnych warunków (bardzo niskiej temperatury i kontrolowanych pól elektromagnetycznych), żeby rozwiązywać zadania, które dla zwykłych komputerów byłyby zbyt trudne.

Dlaczego komputer kwantowy jest taki szybki?

Bo dzięki superpozycji i splątaniu kwantowemu może przetwarzać ogromną liczbę kombinacji jednocześnie.

Do czego używa się komputerów kwantowych?

Są wykorzystywane w szyfrowaniu danych, tworzeniu nowych leków, optymalizacji dużych systemów (np. transportu) oraz modelowaniu złożonych zjawisk w fizyce i chemii.

Czy komputery kwantowe zastąpią zwykłe komputery?

Nie, przynajmniej nie w najbliższym czasie. Komputery kwantowe są dobre w specjalnych zadaniach, ale zwykłe komputery nadal będą potrzebne do codziennego użytku.

Jakie firmy pracują nad komputerami kwantowymi?

Nad komputerami kwantowymi pracują wielkie firmy jak IBM, Google, Microsoft i nowe specjalistyczne firmy, np. D-Wave czy Rigetti.

Dlaczego komputer kwantowy musi być bardzo zimny?

Kubity są bardzo wrażliwe na zakłócenia. Aby działały poprawnie, muszą być schłodzone do temperatury bliskiej zeru absolutnemu (to -273°C!). Wtedy zachowują się zgodnie z zasadami fizyki kwantowej.

Czy komputer kwantowy może złamać hasła?

Komputery kwantowe mogą bardzo szybko łamać obecne metody szyfrowania, dlatego naukowcy pracują nad nowym rodzajem zabezpieczeń, tzw. szyfrowaniem kwantowym.

Ile kosztuje komputer kwantowy?

Jest bardzo drogi – kosztuje miliony dolarów. Do tego potrzebuje specjalnych warunków (np. chłodzenia i izolacji), co dodatkowo podnosi cenę.

Czy komputer kwantowy może się „zawiesić” jak zwykły komputer?

Tak, ale trochę inaczej. Kubity są bardzo delikatne i mogą łatwo stracić swoje specjalne właściwości, co powoduje błędy. Dlatego komputery kwantowe wymagają bardzo dokładnej kontroli.