Όταν κάποιος ακούει τη λέξη κβαντικός υπολογιστής πολύ πιθανόν να φαντάζεται έναν σούπερ-υπολογιστή, ο οποίος είναι απίστευτα γρήγορος, αποδοτικός και ικανός να λύσει όλα τα πιθανά προβλήματα που μπορεί να του θέσει ένας άνθρωπος. Έλα όμως ντε, που δεν είναι έτσι τα πράγματα!

newscientist.com

Τι είναι όμως ένας κβαντικός υπολογιστής;

Όντως, ας πάρουμε τα πράγματα από την αρχή, εξηγώντας τι είναι τέλος πάντων αυτός ο ‘μυθικός’ κβαντικός υπολογιστής και τι διαφορές έχει από τον κλασικό. Ένας κλασικός υπολογιστής, όπως το λάπτοπ σας για παράδειγμα, πραγματοποιεί τους διάφορους υπολογισμούς χρησιμοποιώντας το δυαδικό σύστημα, δηλαδή με bits που μπορούν να πάρουν τις τιμές 0 και 1. Εν αντιθέσει, ένας κβαντικός υπολογιστής αποτελείται από κβαντικά bits (τα λεγόμενα qubits), τα οποία δεν παίρνουν μόνο τις τιμές 0 και 1, αλλά και  συνδυασμούς των δύο! (Θυμάστε τη γάτα του Schrödinger η οποία μπορεί να είναι ταυτόχρονα ζωντανή και νεκρή; Το ίδιο πράγμα είναι). Αυτό το γεγονός δίνει τη δυνατότητα στον κβαντικό υπολογιστή να εκτελέσει πολλούς υπολογισμούς ταυτοχρόνως χρησιμοποιώντας μικρό αριθμό qubits – πολλαπλασιάζοντας άρα την υπολογιστική του ισχύ.

Άρα τι μπορεί να κάνει; Τι δεν μπορεί;

Καταρχάς πρέπει να τονίσουμε ότι υπάρχουν προβλήματα τα οποία ούτε ένας κβαντικός υπολογιστής δεν μπορεί να λύσει αποτελεσματικά (τα λεγόμενα NP-hard προβλήματα). Μπορεί όμως να ξεπεράσει τον κλασικό υπολογιστή σε κάποιες άλλες διεργασίες, όπως η παραγοντοποίηση μεγάλων αριθμών, αναζήτηση σε βάση δεδομένων, προσομοίωση φυσικών συστημάτων κτλ. Μάλιστα, μόλις πέρυσι η Google εξήγγειλε ότι πέτυχε το λεγόμενο quantum supremacy (κβαντική ανωτερότητα), όπου δηλαδή ένας κβαντικός υπολογιστής κατάφερε να πραγματοποιήσει κάποιους υπολογισμούς σε διάστημα 200 δευτερολέπτων, τους οποίους ένας κλασικός υπερυπολογιστής θα χρειαζόταν γύρω στα 10000 χρόνια για να εκτελέσει!

Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι οι κβαντικοί υπολογιστές είναι έτοιμοι να αντικαταστήσουν τους κλασικούς (τουλάχιστον όχι στο άμεσο μέλλον), καθώς, για την ώρα, το εύρος προβλημάτων που μπορούν να λύσουν είναι πολύ περιορισμένο. Ένας εκ των λόγων, είναι ότι χρειάζεται κάποιος να επινοήσει διαφορετικούς αλγόριθμους σε σχέση με τους κλασικούς, για να προσεγγίσει το εκάστοτε πρόβλημα, το οποίο δεν είναι εύκολο εγχείρημα. Επίσης,  υπάρχει και το πρακτικό ζήτημα, καθώς η κατασκευή ενός λειτουργικού κβαντικού υπολογιστή με μεγάλο αριθμό qubits είναι ιδιαίτερα απαιτητική (οι πιο μεγάλοι κβαντικοί υπολογιστές τη δεδομένη στιγμή αποτελούνται από περίπου 50 qubits).

medium.com

Άρα πότε αναμένουμε ένας καθημερινός άνθρωπος να μπορεί να χρησιμοποιήσει έναν τέτοιο υπολογιστή;

Μπορεί και τώρα! Τιτάνες της τεχνολογίας όπως η Google, η ΙΒΜ και η Microsoft έχουν κάνει διαθέσιμη την χρήση μερίδας κβαντικών υπολογιστών τους στο ευρύ κοινό μέσω του cloud. Δηλαδή γράφεις το πρόγραμμα, το στέλνεις, τρέχει στους κβαντικούς υπολογιστές τους και παίρνεις πίσω το αποτέλεσμα. Cool ε; Τώρα για το πότε θα έχουμε κβαντικούς υπολογιστές στα σπίτια μας είναι άλλο θέμα. Σίγουρα όχι στο εγγύς μέλλον, καθώς αυτοί οι υπολογιστές πρέπει να βρίσκονται σε ελεγχόμενο περιβάλλον για να μπορούν να λειτουργήσουν – δεν θα δείτε κάποιο κβαντικό λάπτοπ να βρίσκεται προς πώληση τα επόμενα (πολλά;) χρόνια. Γενικά, είμαστε στην νηπιακή εποχή των κβαντικών υπολογιστών. Υπάρχει πολύς δρόμος μπροστά μας!

***Απαγορεύεται η μερική ή ολόκληρη αναδημοσίευση του άρθρου σε άλλα sites χωρίς τη συγκατάθεση του beezdom.com

***Πηγή φωτογραφίας εξωφύλλου: sm.pcmag.com