Þetta verður þú að vita um skammtatölvur < Origo

 
 

Þetta verður þú að vita um skammtatölvur

23.09.2019

Öll umræða um skammtatölvur er eins og stökk inn í heim vísindaskáldskapar og ekki að ástæðulausu. Við erum á þröskuldi tölvutækni sem storkar rökvísinni.Frumkvöðlar í skammatækni keppast nú við að þróa og hleypa af stokkunum raunhæfri skammtatölvu sem myndi fást á almennum markaði. Með slíkum tölvum myndi nást vinnslugeta sem þarf til að leysa vandamál sem í dag reynast hefðbundnum tölvum erfið viðureignar—í það minnsta innan tímaramma sem er raunhæfur.

Hver eru skammtabitar?

Hefðbundnar tölvur vinna með einn og núll til að reikna sig í gegnum aðgerðir, en skammtatölvur nota skammtabita (e. quantum bits eða qubits). Skammtatölvur nota einn og núll rétt eins og hefðbundnar tölvur en skammtabitar geta táknað þriðja ástand sem kallast „samsett ástand“ (e. “superposition”) sem gerir þeim kleift að tákna einn eða núll samtímis.

Í stað þess að greina einn eða núll hvert á eftir öðru gerir samsett ástand tveimur skammtabitum kleift að tákna fjórar útfærslur samtímis. Þannig styttist verulega sá tími sem tekur að vinna úr gagnasafni. Á hverjum degi búum við til mikið magn af gögnum.

Til þess að vinna almennilega úr þeim öllum til að ná merkingu úr þeim þurfum við mun meiri vinnslugetu. Þar koma skammtatölvur til sögunnar og bjarga málunum.

15 atriði sem þú vilt vita um skammtatölvur og -tækni

  1. Skammtatölvur geta leyst vandamál sem eru óleysanleg í dag eða tækju hefðbundna tölvu óraunhæfan tíma (milljarð ára) að leysa.
  2. Skammtatölvur munu breyta landslagi gagnaöryggis. Jafnvel þótt skammtatölvur myndu geta leyst úr stórum hluta af þeirri dulkóðunartækni sem notuð í dag er því spáð að þær myndu búa til dulkóðunartækni sem kæmi í staðinn og ekki væri hægt að leysa úr.
  3. Hefðbundnar tölvur vinna ýmis verk betur en skammtatölvur (tölvupóstur, töflureiknir og skrifborðsútgáfa svo fátt eitt sé nefnt). Skammtatölvum er ætlað að vera öðruvísi tæki til að leysa öðruvísi vandamál en ekki að koma í staðinn fyrir hefðbundnar tölvur.
  4. Skammtatölvur henta vel til að leysa bestunarvandamál eins og að reikna út hvernig er best að skipuleggja flug á flugvelli eða ákvarða bestu akstursleiðir fyrir sendibíla.
  5. Á hverjum degi framleiðum við 2,5 exabæt af gögnum. Það jafngildir innihaldi 5 milljóna fartölva. Skammtatölvur munu gera okkur kleift að vinna úr því gagnamagni sem við framleiðum á tímum stórgagna (e. big data).
  6. Til þess að skammtatölvur haldist stöðugar þurfa þær að vera kaldar. Þess vegna er hitastig innan í skammtatölvu D-Wave Systems 15 millikelvin u.þ.b.  -273 gráður á celsius sem er aðeins hlýrra en alkul.
  7. Catherine McGeoch prófessor við Amherst-háskóla fullyrðir að skammtatölva sé „þúsundum sinnum” fljótari en hefðbundin tölva.
  8. Samsett ástand (e. superposition) er hugtakið sem notað er til lýsa því skammtaástandi þar sem eindir geta verið í margs konar ástandi samtímis og sem gerir skammtatölvum kleift að skoða margar ólíkar breytur samtímis.
  9. Í stað þess að nota meira rafmagn munu skammtatölvur draga úr orkunotkun allt frá 100 til 1000-falt þar sem skammtatölvur nota skammtasmug (e. quantum tunnelling).
  10. Skammtatölvur eru afar viðkvæmar. Hvers konar titringur hefur áhrif á atómin og skerðir samloðun (e. decoherence).
  11. Nú þegar hafa nokkrir algóriþmar verið þróaðir fyrir skammtatölvur, þ.á.m. reiknirit Grovers fyrir leit í óskipulegum gagnagrunni og reiknirit Shors fyrir þáttun stórra talna.
  12. Þegar tekist hefur að þróa stöðuga skammtatölvu má búast við að veldisvaxandi hröðun verði á vélrænu námi og tíminn sem það tekur að leysa vandamál styttist jafnvel úr hundruðum þúsunda ára í sekúndur.
  13. Hver man ekki eftir því þegar IBM-tölvan Deep Blue sigraði skákmeistarann Garry Kasparov árið 1997? Tölvan hafði yfirburði í viðureigninni vegna þess að hún reiknaði út 200 milljón mögulega skákleiki á sekúndu. Skammtatölva myndi geta reiknað út trilljón leiki á sekúndu!
  14. Google hefur sagt að fyrirtækið ætli að framleiða raunhæfa skammtatölvu á næstu árum sem myndi ná „skammtafræðilegum yfirburðum“. Viðbót: hér er frétt um að Google segist hafa smíða fyrstu skammtatölvuna. 
  15. Fremstu ofurtölvur ráða enn við allt sem fimm til 20 skammtabita tölva ræður við en myndu lúta í lægri haldi fyrir 50 skammtabita vél sem mun ná yfirburðum á þeim tímapunkti. Skömmu eftir tilkynninguna sagðist IBM ætla að bjóða skammtatölvur til sölu til fyrirtækja.

Kapphlaupið er hafið.

 Heimild: Bernhard Marr & Co.