Computerele cuantice sunt aici – dar de ce avem nevoie de ele și la ce vor fi folosite?
Companiile din domeniul tehnologiei investesc miliarde de dolari în calculul cuantic, în ciuda faptului că tehnologia se află încă la câțiva ani distanță de aplicațiile practice. Calculatoarele cuantice, care exploatează proprietățile neobișnuite ale mecanicii cuantice, ar putea rezolva probleme care depășesc chiar și cele mai puternice calculatoare clasice.
Cu toate acestea, ele vor trebui să devină mai mari și mai fiabile înainte de a putea fi utilizate pentru a rezolva probleme de nerezolvat în chimie, fizică, știința materialelor și învățarea automată. Cea mai fundamentală componentă a unui computer cuantic este qubit-ul, o unitate de informație cuantică care poate reprezenta o combinație complexă de 0 și 1. Cele mai mari computere cuantice de astăzi tocmai au depășit pragul de 1000 de qubit-uri, dar majoritatea au doar câteva zeci sau sute de qubit-uri.
Construirea unor procesoare din ce în ce mai mari oferă informații esențiale pentru proiectarea unor mașini cuantice mai mari și mai fiabile și permite cercetătorilor să testeze sistemele cuantice de corectare a erorilor. Descoperirile recente din acest domeniu sugerează că informatica cuantică cu toleranță la erori ar putea să nu fie atât de îndepărtată.
În ce constă puterea calculatoarelor cuantice?
Puterea calculatoarelor cuantice constă în fenomenul cuantic de suprapunere, care permite unui sistem cuantic să ocupe mai multe stări simultan până la măsurare. Acest lucru permite calculatoarelor cuantice să plaseze qubit-urile subiacente într-o superpoziție care reprezintă toate soluțiile potențiale la o problemă, permițându-le să abordeze probleme prea vaste pentru a fi rezolvate secvențial. Calculatoarele cuantice ar putea efectua calcule exponențial mai rapid decât calculatoarele clasice pe măsură ce dimensiunea problemei crește.
Una dintre cele mai evidente aplicații constă în simularea sistemelor fizice deoarece lumea însăși este guvernată de mecanica cuantică. Calculatoarele cuantice ar putea, de asemenea, să modeleze eficient comportamentul unei game largi de sisteme cuantice, având un impact asupra unor domenii precum chimia și știința materialelor.
Alte aplicații pentru calculatoarele cuantice sunt oarecum speculative, cum ar fi optimizarea, care implică căutarea celei mai bune soluții la o problemă cu multe soluții posibile. Cu toate acestea, majoritatea algoritmilor de optimizare cuantică oferă viteze mai mici decât cele exponențiale, iar progresele în domeniul algoritmilor cuantici au stimulat inovațiile în domeniul calculatoarelor clasice.
Calculatoarele cuantice sunt încă în curs de descoperire și dezvoltare a elementelor de bază ale algoritmilor cuantici, care pot fi combinate pentru a rezolva probleme mai complexe, potrivit celor de la LiveScience.
