Ryze | IT, Gadgets si Crypto

Timp de sute de mii de ani, oamenii au utilizat doar bete, pietre, creierele lor … și in cele din urma focul. Fara indoiala că cel mai important instrument pe care l-am inventat vreodată este calculatorul.

În intervalul mic de timp, care se întinde de la mijlocul secolului al XX-lea si până în prezent, am intrat într-o perioada de progres exponențial; puterea de procesare dublandu-se acum la fiecare câțiva ani. Cu toate acestea, regula cunoscută sub numele de Legea lui Moore, se apropie de limită, deoarece componentele calculatorului se apropie tot mai mult de dimensiuni atomice.

 

Calculatoarele sunt, în esență, o colecție de componente simple, fiecare având responsabilități definite: stocarea memoriei, prelucrarea datelor prin logică și matematică și o modalitate de a controla toate acestea prin instrucțiuni. Un procesor de calculator este una dintre componentele de bază. Procesoarele au module diferite, fiecare făcând ceva specific și fiecare modul are mai multe porți logice realizate din tranzistori. Tranzistorii sunt “biți” 0 sau 1, pornit sau oprit. Mai multi tranzistori alcătuiesc o poarta logica, care permite combinații ce pot rezolva operații mai avansate, cum ar fi inmultirea și împărțirea. Cu ajutorul mai multor porti logice, putem calcula o mulțime de informații, care în prezent ne permit să desfasuram activitati importante precum cercetari stiintifice și …. jocuri video!

 

Tranzistorii pot fi de asemenea comparati cu întrerupătoarele ce pornesc si opresc fluxul de electroni. In momentul de fata, și pe măsură ce tranzistorii devin tot mai mici, putem spune ca ne apropiem de valorile foarte mici utilizate de fizica cuantică. In acest moment, un tranzistor poate ajunge la marimi de 40 nanometri, o valoare de aproape 500 de ori mai mica decât o celulă medie din corp.

 

În esență, tranzistorii funcționează la scară aproape atomica. La acest nivel, electronii nu trebuie să curgă – pot doar să se miște folosind “tunelul cuantic”.

 

Deci, pentru a profita de fizica la un nivel cuantic, facem calculatoare cuantice. În loc să folosim biții ca fiind cea mai mică unitate de informații, folosim acum qubit. Quibitul are numai 2 stări, dar poate fi setat folosind orice proprietate fizică a unui atom, cum ar fi spinul particulelor, câmpul magnetic sau polarizarea orizontală / verticală. In fizica cuantică, starile nu trebuie să fie doar pornit sau oprit / da sau nu – pot, de asemenea, să profite de “suprapunere”, o proprietate cuantică care permite unei particule să fie în orice combinație sau proporție dintre aceste stari. Un exemplu poate fi considerat Pisica lui Schrodinger. Particula poate fi orice, dar atunci când o testeti sau o observați va fi in doar UNA din stari. Deci, în timp ce nu este sub observație, particula poate fi polarizată parțial, vertical șau orizontal, dar când verificați, particula va prezenta numai una dintre aceste stări.

 

Suprapunerea inseamnă că acum avem un număr sporit de combinații potențiale. În calculul obișnuit, 4 biți dau 16 combinații posibile, dar numai una dintre acestea poate fi utilizată. Cu toate acestea, 4 qubits pot stoca de fapt toate cele 16 valori simultan. Problema noastră de capacitate limitată nu mai este o problemă.

 

O altă proprietate utila este faptul că qubitii pot prezenta o conexiune cuantică, în care 2 qubiti sunt legati în mod misterios, indiferent cât de departe se află în lumea fizică și reacționează in functie de starea celuilalt. Folosind această proprietate, putem măsura un qubit și astfel putem cunoaște si proprietățile celuilalt qubit legat de acesta.

Fizica cuantica a permis, de asemenea, cercetarea în ceea ce se numim teleportare cuantică. Prin luarea particulelor și plasarea lor în locații diferite, putem folosi metodele tradiționale de comunicare pentru a trimite stările unei particule partenerului ei, indiferent cât de departe ar putea fi aceasta.

 

O altă proprietate de care putem profita este manipularea qubitilor. Porțile logice traditionale primesc un set de intrări și ne oferă o singură ieșire. O “poartă cuantică” ia o intrare de qubiti suprapusi, incearca toate raspunsurile posibile și scoate o suprapunere nouă. În acel moment un qubit poate fi măsurat și vom obținem valori de 0 și 1 ce reprezintă datele de care avem nevoie. Important este că TOATE răspunsurile posibile sunt generate în același timp, nu doar ieșirea unică ca într-o poartă logică tradițională. Răspunsul pe care îl primim este probabil corect, dar există o mică șansă să nu fie. Cu toate acestea, deoarece TOATE posibilitățile au fost deja generate, este o treabă rapidă să trecem prin ele până când ajungem la cea corecta.

 

Deci, în timp ce acestea nu sunt perfecte, ceea ce face cu adevărat computerele cuantice speciale, dincolo de capacitatea de a stoca foarte multe date, este cât de rapide și eficiente sunt. O aplicație excelentă a acestora este baza de date. Acum putem stoca o cantitate uimitoare de informatii și cautarea prin ea este mult mai repida decât in cazul calculatoarelor tradiționale.

 

“Este convingerea mea că sistemele de calcul cuantice ne vor ajuta să intelegem fluxul datelor pe care le găsim pentru a rezolva câteva probleme foarte interesante. Există sisteme care generează miliarde de seturi de date pe zi, iar acestea ar putea fi soluția la unele din probleme critice care afectează societatea … ”
William Hurley, președintele Quantum Computing Standards, la Institutul de Inginerie Electrică și Electronică (IEEE)

 

Simulările beneficiază foarte mult atunci când folosim calculul cuantic. Numarul masiv de calcule și probabilități pot fi generate cu viteze uimitoare. Aceste simulări cuantice ne vor ajuta să cercetăm vremea, fizica cuantică (bineînțeles!) si în general, orice lucru care necesită o cantitate enorma de calcule.

 

Datorită acestei capacități, calculul cuantic poate aduce fi benefic in:
• Inginerie chimică și modelare moleculară
• criptografie
• Analiza îmbunătățită a rezultatelor noi în spațiu și a datelor SETI
• Evoluția inteligenței artificiale și a mașinilor
• Inginerie civilă și urbanism
• Recunoașterea facială
• Modelarea fizicii particulelor
• Inginerie genetică și cartografiere
• Prognoza meteo și predicția climei

Probabil nu vom vedea prea curand computere cuantice în gospodării, dar ele deja sunt folosite pentru aplicații si proiecte de cercetare mari.
.

Era informationala este o perioada extrem de prospera pentru lumea noastră: Puterea de procesare si calcul a calculatoarelor a dus la progrese uluitoare în aproape toate domeniile, contribuind, de asemenea, foarte mult la creșterea calității vieții pentru majoritatea oamenilor. In fiecare an generăm mai multe date și cunoștințe noi decât am înregistrat în toata istoria umană anterioara. Pe măsură ce avansăm tot mai mult în domeniul acestor minți artificiale, trebuie sa intelegem ca ne jucăm cu un instrument care este chiar mai puternic și mai periculos în unele moduri decât puterea atomică.

Calculatorul cuantic va elimina orice limite imaginabile pe care un AI le-ar putea avea. In mâinile greșite calculul cuantic poate duce la manipularea genetică care ar putea produce super-soldați sau ar putea duce la super-boli.

Trebuie să continuăm cercetările, astfel încât să putem intelege aceste pericole, beneficiind în același timp de avantajele computerizării cuantice.