Pokazano pierwszy kwantowy komputer

Kanadyjska firma D-Wave Systems Inc. pokazała ponoć pierwszy na świecie kwantowy komputer. Firma zaznaczyła jednak, że jej maszyna ma uzupełnić, a nie zastąpić, obecnie wykorzystywane komputery.

Kwantowy komputer firmy D-Wave, który wykonuje ponoć 64 000 operacji jednocześnie, znajdzie zastosowanie przede wszystkim tam, gdzie przetwarzane są tak olbrzymie ilości danych, iż tradycyjne komputery nie są w stanie poradzić sobie z nimi w rozsądnym czasie.

Chodzi tutaj o tzw. problemy NP, czyli posiadające niedeterministyczne algorytmy o złożoności wielomianowej. Rozwiązanie takich problemów jest wyjątkowo trudne dla współczesnych komputerów, gdyż każda dodatkowa zmienna oznacza, że istnieją kolejne możliwe rozwiązania tego samego problemu. Każda możliwość musi być wyliczona i porównana z innymi celem znalezienia optymalnego rozwiązania. Komputery kwantowe mają tę przewagę nad obecnie stosowanymi maszynami, że potrafią jednocześnie podać wiele wyników dla takich zadań. Kalkulacje przebiegają więc nieporównywalnie szybciej.

Pierwszymi klientami kanadyjskiej firmy będą więc organizacje działające w obszarach nauk biologicznych, biometryki, logistyki, czy przedsiębiorstwa zarządzające gigantycznymi bazami danych. Prawdopodobnie, przynajmniej początkowo, czas pracy komputera będzie wynajmowany, a wymiana danych i wyników obliczeń będzie odbywała się za pomocą Internetu.

Obecnie przekazano niewiele informacji ponad to, że Orion, bo tak ma nazywać się maszyna, jest pierwszym komputerem kwantowym, który opuścił laboratorium i jest gotowy do działania. Procesor Oriona korzysta z 16 qbitów, czyli bitów kwantowych. Zbudowany jest on z niobu przy użyciu tradycyjnych technik litograficznych, a operacje wykonuje po schłodzeniu do temperatury bliskiej zera absolutnego. Dopiero wówczas qbity mogą utrzymać swój stan kwantowy w stanie nienaruszonym, co jest koniecznym warunkiem do przeprowadzenia obliczeń i odczytania wyniku.

Do wyliczenia każdego z zadań Orion musi być osobno konfigurowany. Gdy jednak jest gotowy do pracy, wykonuje ją w rekordowym czasie.

Zdjęcie głównego elementu komputera – procesora przymocowanego do zestawu chłodzącego – pojawiło się w serwisie Flickr.

Zasada działania komputerów kwantowych

Najmniejszą cząstką informacji wykorzystywaną w komputerach jest bit. Jest on reprezentowany przez 0 lub 1. We współczesnych maszynach informacja, czyli ciąg bitów, przekazywana jest dzięki przepływowi elektronów. Tranzystory w procesorach posiadają przełączniki, które mogą zostać ustawione w pozycji „0” (brak elektronu) lub „1” (elektron obecny). Tak więc za pomocą na przykład trzech bitów możemy stworzyć 8 różnych kombinacji: 1-1-1, 0-1-1, 1-0-1, 1-1-0, 0-0-0, 1-0-0, 0-1-0 oraz 0-0-1. Jednak w danej chwili w tych trzech bitach można zapisać tylko jedną z ośmiu kombinacji.

Komputery kwantowe mają bazować na zjawisku z mechaniki kwantowej, która przewiduje, że ta sama cząsteczka może jednocześnie znajdować się w różnych miejscach, czyli jednocześnie przyjmować obie pozycje 0 i 1. Tak więc trzy kwantowe bity, zwane qbitami, mogą jednocześnie przechowywać wszystkie osiem kombinacji i wykonać na nich operacje. Z tego wynika, że trzybitowy komputer kwantowy będzie ośmiokrotnie bardziej wydajny, niż obecnie stosowane komputery.

Obecnie coraz bardziej powszechnie stosowane są komputery 64-bitowe. A kwantowy komputer operujący jednocześnie na 64 bitach byłby nawet około 18 000 000 000 000 000 000 razy szybszy od współcześnie wykorzystywanej maszyny.

źródło: HPC wire / kopalniawiedzy.pl

zobacz również:
Kwantowy komputer już za tydzień?