Calculatoarele cuantice ne vor „invada” casele, aşa cum au făcut calculatoarele clasice în deceniile anterioare?

61 vizualizari

Mult timp, calculatoarele au fost considerate o tehnologie de ultimă generație, accesibilă numai oamenilor de știință și profesioniștilor instruiți. Dar, a existat o schimbare puternică în istoria calculatoarelor în a doua jumătate a anilor ’70. Nu numai că aceste dispozitive au devenit mult mai mici și mai puternice, dar ele au început să pătrundă şi în casele tuturor. Astăzi, aproape fiecare casă are câte un calculator, laptop, tabletă, smartphone – cu care pot fi realizate o mulţime de lucruri.

Dar, care va fi viitorul calculatorului? Calculatorul cuantic, a cărui dezvoltare se află acum în stadii incipiente. Calculatorul cuantic utilizează mai multe concepte uluitoare dezvoltate în fizica secolului al XX-lea. În SUA, Google, IBM și NASA experimentează și construiesc primele calculatoare cuantice. De asemenea, China investește puternic în tehnologia cuantică. Oare şi calculatoarele cuantice ne vor invada casele în viitor, aşa cum au făcut în trecut calculatoarele clasice? Cu siguranţă că da.

Calculatoarele clasice utilizează astăzi sistemul binar, folosindu-se de biţi (cifrele binare 0 și 1). În schimb, la calculatoarele cuantice lucrurile se schimbă, apărând câteva concepte noi care provin din fizica cuantică. În loc de biții calculatoarelor clasice, calculatoarele cuantice folosesc qubiţii (sau biţii cuantici / „quantic bits” în limba engleză). Un qubit este unitatea de informație cuantică, analogul în informatica cuantică al unui bit din informatica clasică.

Diferența constă în faptul că, în timpul calculului, computerul poate manipula qubiţii în mai multe moduri faţă de cum o face cu biții. De exemplu, poate să pună qubiţii într-o suprapunere de stări și să-i cupleze. Atât suprapunerea cât și cuplarea (entanglement) sunt concepte din mecanica cuantică pe care majoritatea oamenilor nu le cunosc. Suprapunerea înseamnă în general că un qubit poate fi şi 0 și 1 în acelaşi timp. Cuplarea (Entanglement) arată corelația între qubiţi. Când unul dintr-o pereche de qubiţi cuplaţi este măsurat, aceasta arată imediat ce valoare veți obține atunci când măsurați cealaltă pereche.

Matematica necesară pentru mecanica cuantică este foarte greoaie, dar acest lucru este necesar pentru proiectarea și construirea unui calculator cuantic. Dar matematica necesară pentru a înțelege calculul cuantic și a începe proiectarea circuitelor cuantice este mult mai uşoară – e suficientă doar algebra din timpul liceului.

Computerele cuantice încep să fie construite. Deocamdată, ele sunt mașinării de mari dimensiuni, cam fragile și încă nu foarte puternice.

Calculatorul cuantic are aplicații importante în criptografie. În 1994, matematicianul MIT, Peter Shor, a arătat că, dacă ar putea fi construite computerele cuantice, acestea ar putea să rezolve toate metodele actuale de criptare. Acest lucru determină construirea de noi modalități de criptare a datelor care să reziste atacurilor cuantice, lansându-se astfel epoca criptografiei post-cuantice.

De asemenea, se pare că un calculator cuantic va avea probabil un impact mare şi asupra chimiei. Există anumite reacții pe care computerele clasice au dificultăţi în a le simula. Chimistii speră ca computerele cuantice vor fi mai eficiente.

Ca și în cazul primelor computere de acasă, s-ar putea să nu fie clar ce probleme ar putea fi rezolvate cu ajutorul computerelor cuantice, dar, cu siguranţă că se vor găsi noi aplicații pe care nu le-am imaginat încă.