IBM, GOOGLE, MICROSOFT

Što su to kvantna računala i zašto će promijeniti svijet

  • Autor: J. D.
  • Zadnja izmjena 19.01.2017 14:28
  • Objavljeno 03.12.2016 u 08:19
D-Waveov 128-kubitni procesor

D-Waveov 128-kubitni procesor

Izvor: Licencirane fotografije / Autor: D-Wave Systems, Inc.

Ideja o kvantnom računalu postoji već više od 35 godina, no tek posljednjih nekoliko godina počeli su se odvijati značajni(ji) koraci u njihovu razvoju. IBM, Google, NASA, a odnedavno i Microsoft, ne samo da investiraju milijune te koriste postojeća rješenja - već nalaze i načine kojima ova posebno izvedena računala mogu otvoriti i novo poglavlje u tehnološkom napretku ljudske vrste

Potencijal je, dakle, nevjerojatan - no usprkos desetljećima od početne ideje, ova grana znanosti još je u povojima. Ideja o kvantnom računalu seže još u 1980., kada ga je matematičar Juri Ivanovič Manin opisao u svom radu 'Izračunljivo i neizračunljivo'. Svega godinu nakon, Richard Feynman predložio je izradu računala na temelju zakona kvantne mehanike, a kako bi ljudi mogli istražiti stvari izvan dosega uobičajenih računala.

Takvo što je moguće zbog toga što su kvantna računala u osnovi drugačija od današnjih računala. Strojevi na kojima danas ljudi uče, istražuju, a i zabavljaju za svoj rad koriste nule i jedinice, tj. bitove, koji mogu biti ili jedno ili drugo. Kvantni bit ili qubit, može biti ili jedinica, ili nula ili oboje istovremeno što je poznato kao kvatna superpozicija. Upravo ovo svojstvo qubita uz niz drugih kvantnih učinaka omogućuje kvantnim računalima da određene operacije izvode kudikamo brže (ili uopće!) u odnosu na standardna računala.


Jasno, izrada takvog računala puna je problema, a praktični dokaz o funkcionalnosti i potencijalu stigao je tek nedavno. Kanadska tvrtka D-Wave objavila je 2013. kako je prvi put u nekoj zadaći njihovo kvantno računalo od 439 qubita pobijedilo obično računalo. D-Waveovo računalo konstruirano je tako da rješava neke probleme optimizacije, odnosno da smanji broj rješenja složenih jednadžbi tako što odabire vrijednosti određenih varijabli. U tadašnjem kontroverznom testiranju kvantno računalo bilo je 3.600 puta brže

Testiranje je bilo kontroverzno jer su mnogi skeptici sumnjali u to da je D-Waveov uradak istinsko kvantno računalo, a posebno zbog potrebe za korištenjem običnog računala za obradu informacija (kao sučelje). Ipak, svi naknadni testovi otkrili su da D-Wave uistinu koristi kvantne efekte za svoj rad, iako je od nekoliko stotina qubita otkriveno kako je kvantno spregnuto manje od deset qubita. Bilo kako bilo - stvar je funkcionirala.

U drugom dijelu 2015., NASA i Google objavili su kako kvantno računalo D-Wavea (D-Wave 2X, s više od 1.000 qubita) koje oni koriste u nekim izračunima biva brže od običnog računala za čak 100 milijuna puta. Sve ovo je zvučalo ohrabrujuće i kao nešto iz znanstvenofantastičnog materijala, no preostaje činjenica kako je posla u cijeloj priči do svakodnevnog korištenja i izrade praktičnih tehnologija još jako mnogo.

No ovakvi obećavajući početni rezultati iz prakse bili su dovoljni da se divovi IT industrije dodatno dignu na noge i počnu ulagati milijune u razvoj. Najnoviji igrač u tom polju odnedavno je i Microsoft koji je odlučio istražiti i neke nove pristupe u procesu. Mediji bruje o tom kako ovakva konkurentnost i različitost pristupa ideji kvantnog računala može rezultirati samo njegovim bržim razvojem.

Dok D-Wave radi skupocjena kvantna računala koja su brza u tek određenim operacijama, IBM svojim pristupom radi na nečem što bi imalo praktičnije primjene (za općenite računske operacije). Slično razmišlja i Microsoft, izradom tzv. topološkog qubita. Ukratko, svježe zanimanje IT divova znači da se era kvantnog računarstva nakon tri desetljeća približava stvarnom svijetu, izvan svijeta igračaka u laboratorijima.

Što onda s praktičnom primjenom - i hoće li svijet općenito prijeći na kvantna računala u skorije vrijeme?

Kako je ranije bilo riječi, ideja o kvantnim računalima nastala je zbog činjenice da obična računala ne mogu simulirati fiziku, tj. ne sve. Kvantna fizika donosi toliko varijabli da se ne može ni nadati kako će uobičajena računala imati dovoljno moći i memorije da rade na tome. Manipulacijom tako goleme količine podataka kvantna računala bi mogla razviti gotovo neprobojne sigurnosne sustave, no to je tek jedna od mogućih primjena.

Svijet znanosti i tehnologija doživio bi pravi procvat zato što bi znanstvenici mogli odrađivati virtualne pokuse. Kvantnim računalom bilo bi moguće raditi modele kvantnih sustava, moglo bi se pratiti ponašanje atoma i čestica u neobičnim uvjetima, što je primjerice danas moguće tek u golemim akceleratorima čestica poput LHC-a. Moglo bi se modelirati i kemijske reakcije, što bi omogućilo izradu novih materijala, ali i označilo drastičan proboj u medicini - izrada i testiranje lijekova bi se moglo simulirati, računalni modeli bi mogli otkriti kako se točno javljaju neke bolesti i kako ih spriječiti i dr.

Općenito, kada bi kvantna računala radila onako kako su teoretski zamišljena, mogli bi bilo koji traženi podatak u gomili podataka dobiti za tren. Ovime su postavljeni i novi temelji za razvoj otkačeno naprednih algoritama koji služe za stvaranje neuralnih mreža. U konačnici - stvaranje prave umjetne inteligencije bilo bi mnogo upečatljivije od onoga što ljudi imaju na raspolaganju danas. Zapravo, možda bi najtočnije bilo reći da će se praktične primjene kvantnog računala otkriti tek stvaranjem komada koji služi za više od izvođenja specifične računske operacije.

No do toga će proći još neko vrijeme.

Izrada kvantnog računala velike snage i za opću uporabu težak je posao za koji još nema potpuno jasnog rješenja. Međutim, optimizam brojnih tvrtki iz IT svijeta poznatih krajnjim potrošačkim masama govori kako se u skorijoj budućnosti mogu očekivati još značajniji proboji.

Pregled tjedna bez spama i reklama

Prijavi se na naš newsletter i u svoj inbox primaj tjedni pregled najvažnijih vijesti!