Nyt ei kannata hommata uutta tietokonetta, sillä pian tavalliset tietokoneet muuttuvat museotavaraksi. Kvanttifysiikkaa hyödyntävät kvanttitietokoneet korvaavat perinteiseen puolijohdeteknologiaan perustuvat tietokoneet, aivan samoin kuin laskutikut jäivät kaappeihin elektroniikan yleistyttyä. Vai onko todella näin?
Kvanttitietokoneisiin kohdistuu paljon odotuksia. Kvanttifysikaalinen bitti eli kubitti elää erilaisessa matemaattisessa ulottuvuudessa kuin tavallinen bitti. Kubitti on yksinkertaisin kvanttifysikaalinen systeemi, mutta sillä on silti ääretön määrä erilaisia tiloja, kun bitillä tiloja on vain kaksi. Olennaisempaa on kuitenkin se, että kvanttifysiikka mahdollistaa kubittien operoinnin tavalla, johon bitit eivät väänny. Tästä tulevat odotukset ja lupaukset tehokkaammasta laskennasta.
Kääntöpuolena on se, että kvanttisysteemit ovat hyvin alttiita häiriöille. Suurikokoisen ja kohtalaisen virheettömästi toimivan kvanttitietokoneen rakentaminen on vielä kesken. Kvanttitietokoneen käyttäminen hyödyllisellä tavalla ei myöskään ole mitenkään suoraviivaista. Kvanttitietokoneelle pitää kehitellä kvanttialgoritmeja, jotka osaavat sopivalla tavalla käyttää kvanttifysiikan avaamia uusia mahdollisuuksia.
Usein puhe kvanttitietokoneesta ja kvanttiprosessorista menee sekaisin ja johtaa ehkäpä väärään ajatukseen kvanttitietokoneen tulevasta valtakaudesta. Kubiteilla operointi tarvitsee tavallisen tietokoneen apua hyvin monessa asiassa ja varsin merkittävässä määrin. Kubitteja pitää alustaa, kalibroida ja kontrolloida. Nämä ovat toimintoja, joissa tavallinen tietokone on hyvä. Voisikin sanoa niin, että kvanttitietokone ei ole kokonaan uusi tietokone, vaan se on tietokone, johon on kytketty kvanttiprosessori sen yhdeksi osaksi.
Tehokkaassa käytössä kvanttitietokoneessa tulisi olla mukana ohjelmisto, joka osaa valita mitä prosessoria mihinkin laskuun käytetään. Tai oikeastaan asia pitäisi hoitaa siten, että laskentaa vaativa tehtävä pilkotaan sopiviin osiin, joita jaetaan eri prosessorien hoidettavaksi. Jo nyt on selvää, että kvanttiprosessori auttaa vain tietyissä tehtävissä. Mitä luultavammin supertietokone hoitaa monta asiaa nopeammin vielä senkin jälkeen, kun kvanttitietokone on todistanut voimansa ja päihittänyt supertietokoneet joissakin asioissa. Varsinaisen laitteenrakennuksen ja kvanttialgoritmien suunnittelun lisäksi täytyykin kehittää kvanttisoftaa, virheenkorjausta ja hybridimenetelmiä, joilla kvanttiprosessori parhaiten toimii yhteen supertietokoneen kanssa. Työsarkaa riittää monien eri alojen tutkijoille.
Onko tehokas kvanttitietokone haave, joka kuulostaa hienolta, mutta jonka rakentaminen on todella vaikeaa, ehkä liian vaikeaa toteutuakseen yhteiskuntaa hyödyttävässä mittakaavassa? Kvanttitietokoneita kehitetään useammilla eri teknisillä toteutuksilla, samoin kuin toista haastavaa koitosta fuusioenergiavoimalaa. Kvanttitietokoneita rakennetaan tällä hetkellä muun muassa suprajohteisiin ja fotoniikkaan perustuen. Näillä teknisillä valinnoilla on suuria eroja, ja nämä hankkeet voivat edetä eri tahdilla.
Rautapuolen kehitys on siis melko levällään ja ehkäpä merkki alan alkuvaiheesta, mutta monimuotoisuudella on myös toinen merkittävä ulottuvuus. Eri hankkeilla on nimittäin erilaisia päämääriä. Jotkin tutkimusinstituutit ja yritykset tähtäävät universaalin kvanttitietokoneen rakentamiseen, joka olisi yleiskäyttöinen. Toiset hankkeet pyrkivät jo lähtökohtaisesti kehittämään erityiskäyttöön tarkoitettua kvanttilaitetta. Sellainen laite sopisi esimerkiksi joihinkin tiettyihin optimointitehtäviin, mutta sitä ei voisi ohjelmoida mielivaltaisella tavalla. Mitä rajatumpi käyttötarkoitus on, sitä helpompi on saada kubitit toimimaan halutulla tavalla riittävän pitkän aikaa.
Tämä monimuotoisuus on mielestäni kvanttilaskennan vahvuus ja luo pohjan omalle uskolleni siitä, että ala menee eteenpäin. Kun päämäärä ei ole yksi kiveen hakattu lopputulos, on tieteelliselle uteliaisuudelle paljon tilaa.
Onko jo kvanttikoneen aika?
30
0
26.04.2024
Nyt ei kannata hommata uutta tietokonetta, sillä pian tavalliset tietokoneet muuttuvat museotavaraksi. Kvanttifysiikkaa hyödyntävät kvanttitietokoneet korvaavat perinteiseen puolijohdeteknologiaan perustuvat tietokoneet, aivan samoin kuin laskutikut jäivät kaappeihin elektroniikan yleistyttyä. Vai onko todella näin?
Kvanttitietokoneisiin kohdistuu paljon odotuksia. Kvanttifysikaalinen bitti eli kubitti elää erilaisessa matemaattisessa ulottuvuudessa kuin tavallinen bitti. Kubitti on yksinkertaisin kvanttifysikaalinen systeemi, mutta sillä on silti ääretön määrä erilaisia tiloja, kun bitillä tiloja on vain kaksi. Olennaisempaa on kuitenkin se, että kvanttifysiikka mahdollistaa kubittien operoinnin tavalla, johon bitit eivät väänny. Tästä tulevat odotukset ja lupaukset tehokkaammasta laskennasta.
Kääntöpuolena on se, että kvanttisysteemit ovat hyvin alttiita häiriöille. Suurikokoisen ja kohtalaisen virheettömästi toimivan kvanttitietokoneen rakentaminen on vielä kesken.........
© Tivi
visit website
login
who are we?
contact us
qosheapp
Toi Staff
Gideon Levy
Belen Fernandez
Rami G Khouri
Mort Laitner
Donald Low
Ali Fathollah-Nejad
