Kvantarvuti: test tehtud, reaalne kasutus on kaugel

Klassikalises andmetöötluses seob kuumus aja jooksul kokku, et piirata võimalikku. Vaakumtorude ajastul ei saanud pikki arvutusi lõpule viia, sest seadmed põlesid läbi.

Septembri keskel ilmus NASA veebisaidil uurimistöö, mille autoriteks olid 14 asutuse ja labori teadlased, mida juhtis Mountain View's asuv Google AI Quantum. (Allikas: Googleblog)

Valitsus ei pea end enam agiteerima sotsiaalmeedia turvalisele suhtlusele juurdepääsu pärast, sest kvantarvuti, mille saabumine on just nõutud , muudab krüptograafilise turvalisuse üleliigseks.

Mida väidetakse ja vaidlustatakse

Septembri keskel ilmus NASA veebisaidile uurimustöö, mille autoriteks olid 14 asutuse ja labori teadlased, eesotsas Google AI Quantumiga Mountain View's, ja kadus mõistatuslikult, jättes teadus- ja matemaatilised kogukonnad rahutult selle kiiluvees. Nende põnevus ei olnud põhjendamatu, sest leht oli väitnud kvant ülimuslikkus — Sycamore-nimelise kvantmasina väljatöötamine, mis suudab lahendada probleeme, mida klassikalised arvutid praktilistel põhjustel ei suuda.

Klassikalises andmetöötluses seob kuumus aja jooksul kokku, et piirata võimalikku. Vaakumtorude ajastul ei saanud pikki arvutusi lõpule viia, sest seadmed põlesid läbi. Kaasaegsed pooljuhtide integraallülitused toodavad ka soojust, millest ei piisa põlemiseks, kuid piisavalt, et aeglustada. Google väidab, et Sycamore lahendas probleemi umbes 200 sekundiga, mis kulunuks tipptasemel superarvutil umbes 10 000 aastat. Tulemused – mõistatuslikult haihtunud paberis – ilmusid ametlikult kolmapäeval ajakirjas Nature, kinnitades väidet, et pärast Paul Benioffi, Richard Feynmani ja Juri Manini 1980. aastatel arutelu avamist eeldatud künnis arvutamisel on ületatud.

Samal ajal on IBM-i teadlased Sycamore'i leidu vaidlustanud, leides, et klassikaline arvuti jäi 10 000 aastat maha, kuna see oli ebatõhusalt konfigureeritud. Rehvide jalaga löömine ja pistikute puhastamine, on nad väitnud, aitaks rusikaga vahe kinni. Asi jääb ootele, kuni IBM kordab võrdlustesti. Teaduse meetodi kohaselt jääb küsimus avatuks seni, kuni ta avaldab oma järeldused.

Mitu osariiki

Sellest ajast peale, kui Kanada peaminister Justin Trudeau seda selgitas kvantarvutus teoreetilise füüsika instituudi Perimeter ajakirjanikule ei jää suurt midagi seletama. Piisab, kui öelda, et kui klassikalised masinad töötlevad teabe bitte, mida kujutavad olekud 0 ja 1, mis tähistavad sisse- ja väljalülitamist, siis kvantmasinad manipuleerivad kubite või kvantbitte. Neil on kaks omadust, mis suudavad töödelda kõrgema suurusjärgu andmeid – superpositsioon ja takerdumine.

Kuigi kvant- ja jämemaailma olemus on põhimõtteliselt erinev, saab neid illustreerida analoogiaga Schrödingeri kassiga, õnnetu loomaga, kes on lõksus kasti, kus on midagi potentsiaalselt surmavat, näiteks mürgise gaasi kanister. Jämedas maailmas eeldame, et kass on elus kuni gaasi vabanemiseni, misjärel ta on surnud. Kuid kvanttasandil varisevad nähtused ühte olekusse alles siis, kui neid vaadeldakse. Kõikidel muudel aegadel on need olemas kõigis võimalikes olekus. Kassi nähakse surnuna või elavana alles siis, kui vaatleja kasti avab. Muul ajal on see nii surnud kui ka elus, superpositsioonis. Samuti, kui kass võib kogemata gaasi välja lasta, on tema olek ja kanistri olek lahutamatult seotud.

See on takerdumine, mida Einstein nimetas õudseks tegevuseks eemalt. Kaks põimunud subatomaarset osakest võivad asuda teineteisest valgusaastate kaugusel, kuid siiski omavahel seotud. Kvantarvutid kasutavad neid kahte omadust, et saavutada kiirusi ja arvutusruume, mis alistaksid klassikalise masina, kodeerides andmed kvantolekutesse ja tehes sellega kvantoperatsioone.

Sundar Pichai koos ühe Google'i Quantum Computeriga Santa Barbara laboris Californias, USA-s. (Foto Reutersi kaudu)

Miile minna

Mida tähendab kvantarvutite tulek sinu ja minu jaoks? Mitte palju. Mitte kohe. Kuna Sycamore viis läbi ainult etalontesti, mida reaalses maailmas ei kasutata, ja Google ei saa seda järgmisel nädalal maailma domineerimiseks kasutusele võtta. Isegi kui see on näidanud kvantülemvõimu, võib tehnoloogia vabalt kättesaadavaks saada aastaid või aastakümneid.

Kubitid on stabiilsed ainult krüogeensetel temperatuuridel ning ainult valitsused ja suurkorporatsioonid võivad loota kvantarvutit ruumides hoida. Ülejäänud meist peaks sõltuma pilvandmetöötlusest ja tarkvarast kui teenusest. Pole just kõige säravam seade, kui soovite näiteks Gmailist päevavalgust välja häkkida.

Kuid esialgu oleksid valitsused ja ettevõtted ainsad kvantandmetöötluse kasutajad, sest ainult neid huvitavad küsimused, millele see vastab. Feynman määras kvantarvuti kvantsüsteemide modelleerimiseks. Nüüd leiab see kasutust laborites selliste süsteemide modelleerimiseks, mis eksisteerivad reaalses maailmas ainult ekstreemsetes tingimustes, näiteks suures hadronipõrgutis.

Google'i Quantum Computeri komponent Santa Barbara laboris Californias, USA-s. (Foto Reutersi kaudu)

Laborid suudaksid toota tipptasemel tööd, ilma et nad peaksid investeerima suuremahulisse infrastruktuuri ja ei pruugi teha koostööd riikide ja mandrite vahel. Kvantarvutid oleksid kasulikud ka suurte andmemahtudega tegelevate ülesannete jaoks. Andmekaevandamine ja tehisintellekt oleksid peamised kasusaajad, samuti teadused, mis tegelevad andmemahtudega, alates astronoomiast kuni keeleteaduseni.

Ära jäta vahele Explained | Dushyant Chautala: see 31-aastane 'buddha' on oma vanusest kõrgem ja suhtleb kõigiga

Varjukülg

Kvantarvutite varjukülg on häiriv mõju, mida see avaldab krüptograafilisele krüptimisele, mis kaitseb sidet ja arvuteid. Krüpteerimine sõltub väga suurtest algarvudest, mis on seemned, millest krüptograafilised võtmed genereeritakse ja vestluse osapooled vahetavad. See toimib, kuna krüptimine ja dekrüpteerimine on asümmeetrilised. Arvuti jaoks on lihtsam korrutada väga suuri algarve, kui arvutada korrutist selle koostisosade algarvudega. See erinevus hoiab teie WhatsAppi sõnumid privaatsena, kuid kui hüppeliselt võimsad arvutid tasustaksid koefitsiente, oleks privaatsus võrgus surnud.

Tehnoloogia ei ole alati lahendus. Sageli tekitab see uusi probleeme ja lahendus peitub seaduses. Kaua pärast sotsiaalmeedia ja tehisintellekti sündi on nüüd nõutud nende reguleerimist. Arukas oleks välja töötada kvantandmetöötluse regulatiivne raamistik enne, kui see laialdaselt kättesaadavaks muutub. See on transformatiivne tehnoloogia, mille tulevast kasutust paljudes sektorites alates andmeanalüüsist kuni geopoliitikani ei saa täielikult ette näha. Selles mõttes on see pigem nagu tuumatehnoloogia, mida reguleeris ülemaailmne režiim 23 aastat pärast Hiroshimat tuumarelva leviku tõkestamise lepinguga. Kasulik oleks kvantarvutust kohe reguleerida või vähemalt määratleda selle legitiimse kasutamise piirid.

Jagage Oma Sõpradega: