vineri, martie 5, 2021

Calculator cuantic personal pentru 5000$

Bine, calculatorul acesta cuantic are doi qubiţi. Este sau nu primul calculator cuantic personal?

1. Ce este un calculator cuantic?

Calculatorul cuantic este o evoluţie firească a celui clasic. Într-un procesor clasic, unitatea de memorie este un bit clasic (0 sau 1) iar procesarea este serială. Dacă, de exemplu, calculatorul clasic trebuie să afle câte pisici se află într-un set de fotografii, acesta caută, pe rând, în fiecare dintre fotografii şi adună rezultatul. Timpul de căutare este lung, fiind proporţional cu numărul de fotografii.

Calculatorul cuantic se bazează pe proprietatea de superpoziţie cuantică, naturală obiectelor microscopice. Un electron, de exemplu, se află simultan în mai multe poziţii din spaţiu. Unitatea de memorie a calculatorului cuantic este un qubit, adică un bit ce poate fi simultan atât 0 cât şi 1.

Folosind această proprietate, în exemplul precedent, un calculator cuantic va căuta simultan pisicile din toate fotografiile. Indiferent de cate fotografii analizează, calculatorul cuantic o face în același timp, nu una cate una. Și așa va rezulta un timp mai scurt, care nu depinde (în principiu) de numărul de fotografii.

Numărul de procese care pot fi calculate în paralel se calculează din numărul de qubiţi. Un calculator cuantic cu N qubiţi va calcula simultan 2 la puterea N procese. Dacă are 3 qubiţi vor fi 2^3 qubiţi, adică 8 procese. Dacă are 300 de qubiţi, numărul de procese pe care le poate calcula simultan va fi 2 la puterea 300, care este un număr mai mare decât toţi atomii din Univers!

Această putere de calcul vine şi cu câteva dezavantaje. Astfel, calculatorul cuantic poate procesa în paralel doar un singur algoritm, nu mai multe. Nu vom avea rezultatul fiecărei procesări individuale (în exemplul nostru nu putem afla ce este în fiecare poză); putem doar combina rezultatele la final şi afla răspunsul la o singură întrebare (în câte poze se află pisica), iar acest răspuns nu este sigur, ci vine cu o anumită probabilitate de a greşi.

2. Ce este cu acest calculator cuantic de 5000$?

Este cel mai mic şi mai ieftin calculator cuantic şi va apărea la sfârşitul anului. Dar este şi cel mai puţin performant: are doar doi qubiţi. Asta înseamnă că poate procesa în paralel doar patru procese. Suficient pentru a face demonstraţii în şcoli (acolo unde va fi achiziţionat) folosind algoritmul Grover de căutare în baze de date.

 Compania chineză SpinQ, care îl va produce, a mai adus pe piaţă un calculator cuantic de 50.000$, tot personal, care însă cântărea 55 Kg. De ce sunt acestea mult mai ieftine decât calculatoarele cuantice standard, de la D-Wave şi IBM, care costă zeci de milioane de euro şi au zeci, sute și chiar mii de qubiţi? Tehnologia folosită.

Astfel, calculatoarele cuantice de la D-Wave şi IBM folosesc inele supraconductoare pentru a stoca şi procesa q-biţii. Acestea trebuie răcite la temperaturi de câteva grade Kelvin cu ajutorul heliului lichid, ceea ce face ca întreg calculatorul să arate ca un dulap voluminos.

Compania SpinQ a ales să stocheze q-biţii în spinii nucleelor de atomi, o tehnologie folosită la începutul anilor ‘90 pentru calculatoarele cuantice, dar abandonată între timp. O direcţie a spinului nuclear reprezintă bitul 1 şi cealaltă bitul 0. Desigur, nucleul trebuie adus într-o stare de superpoziţie cuantică, în aşa fel încât să fie simultan atât 1 cât şi 0.

Cercetătorii de la SpinQ au ales molecula de dimetil fosfonat, care ia forma unui lichid fără culoare la temperatura camerei. Mai multe molecule sunt captate cu ajutorul unui câmp magnetic iar apoi valoarea spinului este citită sau scrisă cu ajutorul unor pulsuri radio, într-o metodă asemănătoare celei folosite la aparatele medicale cu rezonanţă magnetică nucleară.

Pentru că semnalul de la o moleculă este foarte mic, se folosesc 10^15 molecule care formează împreună câteva picături de lichid, ce stau într-o capsulă aflată în câmpul magnetic. În plus, câmpul magnetic este ajustat în continuu, pentru a asigura uniformitatea sa. Lipsa de nevoie de răcire, modalitatea de scriere şi citire împreună cu numărul de doar 2 qubiţi fac ca în final noul calculator cuantic să fie mai mic şi mai ieftin.

3. Am intrat în era calculatoarelor cuantice personale?

Nu încă. La doar 2 qubiţi, acesta este doar un instrument util în şcoli. În plus, mulţi cercetători nu cred că această tehnologie este bună pentru a construi calculatoare cuantice cu mai mult de căteva zeci de qubiţi (de aceea calculatoarele cuantice mari folosesc tehnologii diferite).

Personal, cred că nu vom avea repede calculatoare cuantice pe biroul nostru. Cu apariţia reţelelor 5G și 6G va deveni posibil ca procesările de date să se facă aproape instantaneu, pe calculatoare cuantice mult mai performante, aflate la distanţe mari. Pe viitor, fiecare telefon mobil ar putea fi cuplat la interfaţa unui calculator cuantic performant, aflat undeva în fermele din zonele unde energia s-ar putea obține mai ieftin.

Simplu spus, pe viitor nu vom cumpăra calculatoare cuantice mai performante, ci vom cumpăra timp la calculatorul cuantic. Acestea vor rămâne în principal unealta cercetătorilor, acolo unde calculul cuantic ar putea aduce progrese mari în înţelegerea interacţiunilor dintre atomi, care sunt, în esenţă, cuantice. Înţelegerea câştigată va duce la progres în fizica materialelor şi la producerea de noi medicamente.

Pentru mai multe detalii și o istorie a calculatoarelor, va invit să urmăriți acest video:

Distribuie acest articol

5 COMENTARII

  1. Cel mai probabil primul QC mai performant (10^6 qubits) se va construi pe Luna. Vid, temperatura adecvata, energie solara ieftina etc. In plus, daca se revolta si vrea sa preia controlul, va fi mai usor de scos din priza:)

    • Completare: alt avantaj ar fi campul magnetic aproape inexistent(<0.2nT) si gravitatia redusa ( daca e adevarat ca campul gravific decohera)

  2. Asteptam pana va costa 500 $ , vom avea curentul necesar pt folosirea lor si vor ajunge moristile de vant si panourile solare ?

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here

Autor

Cristian Presura
Cristian Presurahttps://www.facebook.com/stiintaclub
Fizician, cercetator la compania Philips, Olanda (canal youtube) Autor al lucrarii "Fizica Povestita", aparuta la editura Humanitas in anul 2014. Absolvent al facultatilor de electrotehnica si de fizica, Cristi a obtinut doctoratul in fizica la Universitatea Groningen, Olanda, in anul 2002, unde a caracterizat proprietatile optice ale sistemelor corelate de electroni. Rezultatele sale s-au concretizat in lucrari publicate in reviste de specialitate: Physical Review Letters si Science. In prezent este cercetator la compania Philips, Olanda, unde s-a specializat in domeniul senzorilor medicali. Impreuna cu echipa sa, a inventat si introdus pe piata primul ceas capabil sa masoare pulsul sportivilor, numai pe baza senzorilor optici. A publicat mai multe zeci de lucrari si brevete de inventie. Este membru al asociatiei cercetatorilor romani Ad Astra. In fiecare zi, Cristi descrie, pe scurt, cate o stire din stiinta, pe pagina sa de Facebook: https://www.facebook.com/presura

Colectia Contributors.ro

Contributors.ro propune autorilor săi, acum, la sfârșit de an, trei întrebări despre anul 2020 si perspectivele României în viitorul apropiat. Cele trei întrebari sunt:

1. Care este evenimentul anului 2020 cel mai pe nedrept trecut cu vederea de media și de opinia publică? 

2. Care este cea mai interesantă idee a anului 2020?

3. Care e cea mai mare temere pe care o aveți pentru viitorul României si care e cea mai mare speranță? 

Esential HotNews

E randul tau

Observ cu uimire că invocați, ca reper intelectual creștin, cartea lui Noica, „Rugaţi-vă pentru fratele Alexandru”. Și cumva indirect îi reproșați lui Gabriel Liiceanu un soi de trădare a acestui crez ( „am neplăcuta senzaţie că mă aflu ȋn faţa unui tată care şi-a abandonat, simbolic, copiii”). Mă tem că tocmai această carte a lui Noica este o trădare a suferinței victimelor de: Cristina Cioaba la Dincolo de Isus. Gabriel Liiceanu şi portretul României religioase

Carti recomandate de Contributors.ro

 

De la Imperiul Akkadian la America vremurilor moderne, Marire si decadere cartografiaza istoria lumii prin zece imperii majore. Prin prisma lor este sondata aspiratia omenirii pentru putere si este urmarita evolutia impulsului imperial de la directa agresiune militara a imperiilor antice la subtila, dar ampla influenta culturala a superputerilor de azi.

Paul Strathern este autorul a numeroase lucrari de stiinta, istorie, filosofie si literatura, inclusiv al colectiilor Philosophers in 90 Minutes si The Big Idea: Scientists Who Changed the World.

Cumpara cartea de pe GiftBooks.ro

Top articole

Cum produce scoala tampiti

I.  Învăţământul preuniversitar Pentru a nu pune la încercare răbdarea potenţialilor cititori, o spun de la început: şcoala românească produce tâmpiţi industrial şi cu metodă....

Societățile și conectorii

Este evident că populația multor țări a devenit din ce în ce mai fragmentată, inclusiv din punct de vedere politic, social și...

Aterizarea forţată a unui avion de pasageri Il-18 în Cipru şi fenomenul globalizării (24 februarie 1962)

Când se mai întâmplă să citesc studii privind globalizarea şi despre zgomotoşii critici ai acestui fenomen, gândul îmi zboară către un incident...

Lumea, America, Waze și BigTech

Nu doar comportamentul agresiv și arogant al oligopolurilor digitale, impactul lor politic și social ci și atmosfera generală din interiorul acestora marcată...

Suveranitatea economică: între sloganuri și realități

În discursurile unor politicieni și în scrierile unor jurnaliști și economiști români, este prezent adesea sloganul suveranității economice. Concepția economică exprimată de...

contributors.ro

Contributors.ro este intr-o permanenta cautare de autori care pot da valoare adaugata dezbaterii publice. Semnaturile noi sunt binevenite cata vreme respecta regulile de baza ale site-ului. Incurajam dezbaterea relaxata, bazata pe forta argumentelor.
Contact: editor[at]contributors.ro

MIHAI MACI – Cel de-al doilea volum din Colectia Contributors.ro

„Atunci când abdică de la menirea ei, școala nu e o simplă instituție inerțială, ci una deformatoare. Și nu deformează doar spatele copiilor, ci, în primul rând, sufletele lor. Elevul care învață că poate obține note mari cu referate de pe internet e adultul de mâine care va plagia fără remușcări, cel care-și copiază temele în pauză va alege întotdeauna scurtătura, iar cel care promovează cu intervenții va ști că la baza reușitei stă nu cunoașterea, ci cunoștințele. Luate indi­vidual, lucrurile acestea pot părea mărunte, însă cumulate, ele dau măsura deformării lumii în care trăim și aruncă o umbră grea asupra viitorului pe care ni-l dorim altfel.” – Mihai Maci Comanda cartea cu autograful autorului. Editie limitata.