30 Maj, 2024
Tirana, Albania
Kryesore

Mbërrin kompjuteri kuantik. Por çfarë është ai?

Katër dekada më parë, inxhinierët kompjuterikë po teorizonin se mekanika e fizikës kuantike mund të shfrytëzohej për të bërë një lloj të ri kompjuteri që është në mënyrë eksponenciale më i fuqishëm se ata konvencionale. Një seri përparimesh kanë bërë që tashmë “dobia kuantike” të jetë e arritshme, me inxhinierët që tregojnë kompjuterë të aftë për llogaritjet e një kompleksiteti që do të ngatërronte superkompjuterët më të fuqishëm.

Një garë po zhvillohet për të zhvilluar makineri më të mëdha që mund të modelojnë me saktësi sjelljen e fenomeneve komplekse të botës reale dhe të japin një hap përpara në fusha të ndryshme si zhvillimi i drogës, modelimi financiar dhe inteligjenca artificiale.

1. Cilat janë avantazhet e kompjuterëve kuantikë?
Ata mund të bëjnë gjëra që kompjuterët klasikë nuk munden. Google zbuloi në prill se një nga kompjuterët e tij kuantikë kishte zgjidhur një problem në sekonda që do t’i kishte dashur superkompjuterit më të fuqishëm në botë 47 vjet.

Kompjuterëve kuantikë eksperimentalë zakonisht u jepen detyra që një kompjuteri konvencional do t’i merrte shumë kohë për t’i bërë, të tilla si simulimi i ndërveprimit të molekulave komplekse për zbulimin e drogës.

Potenciali i tyre më i madh është për modelimin e sistemeve komplekse që përfshijnë një numër të madh variablash, sjellja e të cilave ndryshon ndërsa ndërveprojnë – të tilla si parashikimi i sjelljes së tregjeve financiare, optimizimi i zinxhirëve të furnizimit dhe funksionimi i modeleve të mëdha gjuhësore të përdorura në inteligjencën artificiale gjeneruese.

Ata nuk pritet të përdoren shumë në punën e mundimshme, por më të thjeshtë të kryer nga shumica e kompjuterëve të sotëm – përpunimi i një numri më të kufizuar të hyrjeve të izoluara në mënyrë sekuenciale në një shkallë masive.

2. Kush po i ndërton ato?
Kompania kanadeze D-Wave Systems Inc. u bë e para që shiti kompjuterë kuantikë për të zgjidhur problemet e optimizimit në vitin 2011. International Business Machines Corp., Alphabet Inc.’s Google, Amazon Web Services dhe startups të shumtë kanë krijuar të gjithë kompjuterë kuantikë funksionalë.

Kohët e fundit, kompani të tilla si Microsoft Corp. kanë bërë përparim drejt ndërtimit të superkompjuterëve kuantikë të shkallëzuar dhe praktik. Intel Corp filloi dërgimin e një çipi kuantik silikoni për studiuesit me transistorë të njohur si qubit (bit kuantik) që janë deri në 1 milion herë më të vegjël se llojet e tjera.

Microsoft dhe kompani të tjera, duke përfshirë startupin Universal Quantum, presin të ndërtojnë një superkompjuter kuantik brenda dhjetë viteve të ardhshme. Kina po ndërton një Laborator Kombëtar 10 miliardë dollarësh për Shkenca Kuantike të Informacionit si pjesë e një shtytjeje të madhe në këtë fushë.

3. Si funksionojnë kompjuterët kuantikë?
Ata përdorin qarqe të vogla për të kryer llogaritjet, siç bëjnë kompjuterët tradicionalë. Por ata i bëjnë këto llogaritje paralelisht, dhe jo në mënyrë sekuenciale, gjë që i bën ata kaq të shpejtë.

Kompjuterët e rregullt përpunojnë informacionin në njësi të quajtura bit, të cilat mund të përfaqësojnë një nga dy gjendjet e mundshme – 0 ose 1 – që korrespondojnë nëse një pjesë e çipit kompjuterik të quajtur një portë logjike është e hapur ose e mbyllur. Përpara se një kompjuter tradicional të lëvizë për të përpunuar informacionin tjetër, ai duhet t’i ketë caktuar një vlerë pjesës së mëparshme.

Në të kundërt, falë aspektit probabilistik të mekanikës kuantike, në kompjuterët kuantikë nuk duhet t’u caktohet një vlerë derisa kompjuteri të ketë përfunduar të gjithë llogaritjen. Kjo njihet si “superpozicioni”. Pra, ndërsa tre bit në një kompjuter konvencional do të ishin në gjendje të përfaqësonin vetëm një nga tetë mundësitë – 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 dhe 111 – një kompjuter kuantik prej tre kubitësh mund t’i përpunojë të gjitha në të njëjtën kohë.

Një kompjuter kuantik me 4 kubit teorikisht mund të trajtojë 16 herë më shumë informacion sesa një kompjuter konvencional me të njëjtën madhësi dhe do të vazhdojë të dyfishohet fuqia me çdo kubit që shtohet. Kjo është arsyeja pse një kompjuter kuantik mund të përpunojë në mënyrë eksponenciale më shumë informacion sesa një kompjuter klasik.

Pse Quantum do të jetë më i shpejtë
Problemet si thyerja e enkriptimit ose hartimi i strukturës së një molekule mund të kërkojnë klasifikim përmes miliona mundësive.

4. Si e kthen rezultatin?
Në hartimin e një kompjuteri standard, inxhinierët shpenzojnë shumë kohë duke u përpjekur të sigurojnë që statusi i secilit bit të jetë i pavarur nga ai i të gjithë pjesëve të tjerë. Por kubitët janë të ngatërruar, që do të thotë se vetitë e njërit varen nga vetitë e kubitëve rreth tij.

Ky është një avantazh, pasi informacioni mund të transferohet më shpejt midis kubitëve pasi ato punojnë së bashku për të arritur në një zgjidhje. Ndërsa ekzekutohet një algoritëm kuantik, rezultatet kontradiktore (dhe për rrjedhojë të pasakta) nga kubitët anulojnë njëri-tjetrin, ndërsa rezultatet e pajtueshme (dhe për rrjedhojë të mundshme) përforcohen. Ky fenomen, i quajtur koherencë, lejon kompjuterin të nxjerrë përgjigjen që e konsideron më të mundshme të jetë e saktë.

5. Si bëhet një kubit?
Në teori, çdo gjë që shfaq veti mekanike kuantike që mund të kontrollohet, mund të përdoret për të bërë kubit. IBM, D-Wave dhe Google përdorin sythe të vogla teli superpërçues. Të tjerët përdorin gjysmëpërçues dhe disa përdorin një kombinim të të dyjave.

Disa shkencëtarë kanë krijuar kubit duke manipuluar jonet e bllokuara, impulset e fotoneve ose rrotullimin e elektroneve. Shumë nga këto qasje kërkojnë kushte shumë të specializuara, të tilla si temperatura më të ftohta se ato që gjenden në hapësirën e thellë.

6. Sa kubit nevojiten?
Shumë. Edhe pse kubitët mund të përpunojnë në mënyrë eksponenciale më shumë informacion sesa bitet klasike, natyra e tyre e pasigurt në thelb i bën ata shumë të prirur ndaj gabimeve. Gabimet depërtojnë në llogaritjet e kubitëve kur ato bien jashtë koherencës me njëri-tjetrin.

Jashtë laboratorit, shkencëtarët kanë qenë në gjendje të mbajnë kubit në koherencë vetëm për fraksione të sekondës – në shumë raste, një periudhë shumë e shkurtër kohore për të ekzekutuar një algoritëm të tërë. Teoricienët po punojnë për të zhvilluar algoritme që mund të korrigjojnë disa nga këto gabime.

Por një pjesë e pashmangshme e rregullimit është shtimi i më shumë kubitëve. Shkencëtarët vlerësojnë se një kompjuter ka nevojë për miliona – nëse jo miliarda – kubit për të ekzekutuar në mënyrë të besueshme programe të përshtatshme për përdorim komercial.

Ngjitja e mjaftueshëm e tyre së bashku është sfida kryesore. Ndërsa një kompjuter bëhet më i madh në madhësi, ai lëshon më shumë nxehtësi, gjë që e bën më të mundshëm që kubitët të bien nga koherenca. Rekordi aktual për kubitët e lidhur është 1,180, i arritur nga startup-i në Kaliforni Atom Computing në tetor 2023 – më shumë se dyfishi i rekordit të mëparshëm prej 433, të vendosur nga IBM në nëntor 2022.

7. Kur e marr kompjuterin tim kuantik?
Varet se për çfarë dëshironi ta përdorni. Akademikët tashmë po zgjidhin problemet në makineritë kubit me 100 fuqi përmes platformës IBM Quantum të bazuar në cloud, të cilën publiku i gjerë mund ta provojë. Shkencëtarët synojnë të ofrojnë një kompjuter kuantik të ashtuquajtur “universal” të përshtatshëm për aplikime komerciale brenda dekadës së ardhshme.

Një paralajmërim i fuqisë së madhe për zgjidhjen e problemeve të kompjuterëve kuantikë është potenciali i tyre për të thyer sistemet klasike të enkriptimit. Ndoshta treguesi më i mirë se sa afër jemi me llogaritjen kuantike është se qeveritë po nënshkruajnë direktiva dhe bizneset po derdhin miliona dollarë për të siguruar sistemet e vjetra kompjuterike kundër plasaritjes nga makinat kuantike.

Lini një Përgjigje

Adresa juaj email s’do të bëhet publike. Fushat e domosdoshme janë shënuar me një *