Computerele cuantice, o noua bombă tehnologică

0
212

Computerele cuantice, o noua bombă tehnologică

Se face un pas uriaş în tehnologia computerelor cuantice. Spre deosebire de computerele convenționale pe bază de cipuri de siliciu, care furnizează date într-una din cele două stări (1 sau 0), computerele cuantice permit existența simultană a datelor în ambele stări, oferind computerelor cuantice posibilitatea de a menține exponențial mai multe informații.

Computerele cuantice folosesc biți cuantici numiți “qubits” – unitatea de informații cuantice analoagă bitului clasic. Puterea de calcul a unui calculator cuantic crește exponențial, deoarece crește numărul de biți cuantici (sau “qubits”) care pot fi manipulați. În consecință, un calculator cuantic cu 50 de qubits ar fi mai puternic decât cel mai rapid supercomputer care există astăzi.

 

Science Quantum syndication 157883145
Science Quantum syndication 157883145

În următorii ani, cel mai mare accelerator de particule din lume va fi supraîncărcat, crescând numărul coliziunilor de protoni pe secundă cu un factor de doi ani și jumătate. Odată ce lucrarea este finalizată în 2026, cercetătorii speră să deblocheze unele dintre cele mai fundamentale întrebări din univers. Dar, cu puterea sporită va veni un potop de date cum ar fi cele pe care fizica de înaltă energie nu le-a văzut niciodată înainte.

 

Și, chiar acum, omenirea nu are cum să știe ce ar putea găsi colizorul.

 

Pentru a înțelege amploarea problemei, trebuie să luăm în considerare următorul lucru: Când s-a închis în decembrie 2018, LHC a generat aproximativ 300 de gigaocteți de date în fiecare secundă, adăugând până la 25 petabytes (PB) anual. Pentru comparație, va trebui să cheltuiți 50.000 de ani pentru a asculta muzică pentru a trece prin 25 PB de melodii MP3, în timp ce creierul uman poate stoca amintiri echivalente cu doar 2,5 PB de date binare. Pentru a înțelege toate aceste informații, datele LHC au fost pompate în 170 de centre de calcul în 42 de țări.

Această colaborare globală a ajutat la descoperirea bosonului Higgs, o parte din câmpul Higgs, considerat a da masă particulelor elementare.

 

Pentru a procesa torentul de date în curs de dezvoltare, oamenii de știință de la Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară sau CERN vor avea nevoie de 50 până la 100 de ori mai multă putere de calcul decât au la dispoziție astăzi. Un planificator circular de viitor, de patru ori mai mare decât LHC și de 10 ori mai puternic, ar crea o cantitate de date imposibil de mare, cel puțin de două ori mai mare decât LHC.

Într-o încercare de a face rost de iminentul flux de date, cei din CERN se îndreaptă către domeniul calculului cuantic.

Realizată de legile naturii pe care LHC le investighează, o astfel de mașină ar putea cronometra volumul estimat de date în cel mai scurt timp. Mai mult, ar vorbi în același limbaj ca LHC. În timp ce numeroase laboratoare din întreaga lume încearcă să valorifice puterea computerelor cuantice, este vorba despre viitoarea lucrare de la CERN care o face deosebit de interesantă. Există o singură problemă: chiar acum, există doar prototipuri; nimeni nu știe dacă este posibil să construiți un dispozitiv cuantic de încredere.
Computerele tradiționale – fie Apple Watch sau cel mai puternic supercomputer – se bazează pe mici tranzistoare de siliciu care funcționează ca niște comutatoare on-off pentru a codifica biți de date. Fiecare circuit poate avea una din două valori – una (on) sau zero (off) în cod binar, computerul pornind sau oprind tensiunea într-un circuit pentru a funcționa.

Un calculator cuantic nu se limitează la acest mod de gândire cu “fie / sau”.

Memoria sa este alcătuită din biți cuantice sau qubits – particule minuscule de materie, cum ar fi atomi sau electroni. Și qubits pot face “ambele / și,” ceea ce înseamnă că ele pot fi într-o suprapunere a tuturor combinațiilor posibile de zerouri.
În prezent, cercetătorii petrec săptămâni și luni trecând prin resturile de coliziuni protoni-protoni din LCH, încercând să găsească particule exotice și grele, soră, tuturor particulelor de materie cunoscute.
Căutarea a început acum zeci de ani și un număr de fizicieni pun la îndoială dacă teoria din spatele SUSY este într-adevăr validă.

Un calculator cuantic ar accelera foarte mult analiza coliziunilor.

Un dispozitiv cuantic ar putea ajuta, de asemenea, oamenii de știință să înțeleagă evoluția universului timpuriu, în primele câteva minute după Big Bang. Fizicienii sunt destul de încrezători că atunci universul nostru nu a fost decât o supă ciudată de particule subatomice numite cuarci și gluoni. Pentru a înțelege cum a evoluat această plasmă cuarc-gluon în universul pe care îl avem astăzi, cercetătorii simulează condițiile universului infantil și apoi testează modelele lor la LHC, cu coliziuni multiple. Efectuând o simulare pe un computer cuantic, guvernată de aceleași legi care guvernează chiar particulele pe care LHC le distruge împreună, ar putea conduce la un model mult mai precis de testat.

Dincolo de știința pură, băncile, companiile farmaceutice și guvernele așteaptă, de asemenea, să obțină puterea de calcul care ar putea fi zeci sau chiar sute de ori mai mare decât cea a oricărui calculator tradițional.

 

calculatoare cuantice 1170x640
calculatoare cuantice 1170×640
Și au așteptat decenii. Google se află în cursă, la fel ca IBM, Microsoft, Intel și un grup de companii, grupuri academice și guvernul chinez. Mizele sunt incredibil de mari. În octombrie anul trecut, Uniunea Europeană s-a angajat să acorde un miliard de dolari peste 5000 de cercetători europeni în domeniul tehnologiei cuantice în decursul următorului deceniu, în timp ce investitorii de capital de risc investesc aproximativ 250 milioane USD în diverse companii care cercetează computerele cuantice doar în 2018.

Centrul din Canada este unul dintre numeroasele laboratoare de cercetare și dezvoltare cu buget mare concentrat pe calculul cuantic.

 

Science Quantum Syndication 929447182 2
Science Quantum Syndication 929447182 2
În timp ce un număr de companii și laboratoare concurează în maratonul cuantic, mulți își desfășoară propriile curse, luând diferite abordări. Unul dintre dispozitive a fost folosit chiar de o echipă de cercetători pentru a analiza datele CERN. Anul trecut, fizicienii de la Institutul de Tehnologie din California din Pasadena și de la Universitatea din California de Sud au reușit să reproducă descoperirea bosonului Higgs, descoperit la LHC în 2012, prin cernerea datelor de coliziune folosind un calculator cuantic fabricat de D -Wave, o firmă canadiana cu sediul in Burnaby, British Columbia. Constatările nu au ajuns mai repede decât pe un calculator tradițional, dar, crucial, cercetarea a arătat că o mașină cuantică ar putea face munca.
“Lumea exterioară interacționează continuu cu hardware-ul nostru cuantic”, spune fizicianul John Preskill de la Institutul de Tehnologie din California, care în 2012 a inventat termenul de supremație cuantică.
Experţii susţin că noile computere cuantice pot elimina total riscurile privind securitatea naţională şi, cel mai important, pot dezlega misterele universului în care trăim.
V-ar putea interesa și aceste articole

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here