Kaj je kvantno računalništvo? Preprosta razlaga za vsakogar

Če pomislimo kakšno moč nosimo v naših žepih – današnji pametni telefoni namreč premorejo računalniško zmogljivost vojaških računalnikov izpred 50-ih let, ki so zasedali cele sobe – lahko zares potrdimo, da živimo v fascinantnih časih. Kljub temu, da smo dosegli ogromno, da je napredek iz leta v leto večji in hitrejši, klasični računalniki ne zmorejo vsega. Še vedno obstajajo problemi, ki jih današnje računalništvo ne zmore rešiti. Mnogi menijo, da obstaja rešitev, ki sliši na ime kvantno računalništvo.

Omejitve klasičnih računalnikov

Dejstvo je, da nam je dobro uspelo zamenjati in nadomestiti spominske enote računalnikov, znane kot tranzistorji, z ekstremno majhnimi komponentami, ki po velikosti skorajda ne presegajo velikosti atoma. Sedaj pa moramo najti povsem nov način razmišljanja o tem, kako zgraditi računalnik. Kljub temu, da nam klasični računalniku pomagajo pri izjemnih stvareh, »pod streho« še vedno gre zgolj za kalkulatorje, ki uporabljajo sekvence bitov – vrednosti 0 in 1, ki predstavljajo dve strani. Vse kar mi počnemo na računalniku se na koncu osmisli s kombinacijami teh dveh številk in če pomislimo, to zagotovo ni naš maksimum. Kvantni računalniki niso mišljeni kot zamenjava klasičnih, temveč so mišljeni kot drugačen pristop za reševanje kompleksnih problemov, ki presegajo zmožnosti klasičnih računalnikov.

Povedano po domače, vstopamo v svet masovnih podatkov, kjer količina informacij eksponentno narašča. Iz tega razloga potrebujemo več ničel in enic ter tranzistorjev, da bomo zmožno vse to sprocesirati. Klasični računalniki so povečini sposobni opravljati zgolj eno nalogo in takoj, ko se pojavi bolj kompleksen problem, se čas izvajanja naloge podaljša. Problemi, ki zahtevajo več moči in časa kot smo navajeni pri današnjih računalnikih, so trdovratni problemi. S temi problemi se bodo ukvarjali kvantni računalniki in samo z njihovo pomočjo jih bo možno rešiti.

Moč kvantnih računalnikov

Ko vstopimo v svet atomskih delcev, stvari postanejo nepredvidljive. Ti delci lahko istočasno obstajajo v več različnih stanjih. To je zmožnost katero izkoriščajo kvantni računalniki.

Namesto konvencionalnih bitov, ki jih uporabljajo današnji računalniki, kvantni računalnik uporablja kvantne bite, poznane tudi kot kubiti. Za lažjo ilustracijo si predstavljajte sfero. Današnji bit je lahko na enem od dveh polov sfere, kubit pa lahko obstaja na katerikoli točki sfere. To pomeni, da lahko računalniki, ki uporabljajo kubite, shranjujejo enormne količine informacij in ob tem porabijo veliko manj energije od klasičnih računalnikov. S tem, ko vstopamo v kvantno območje računalništva, kjer tradicionalni zakoni fizike ne veljajo več, bomo zmožni ustvarjati procesorje, ki so precej hitrejši (tudi do milijon krat hitrejši) od procesorjev, ki jih uporabljamo danes. Sliši se sicer super, vendar se moramo zavedati, da so kvantni računalniki izjemno kompleksni.

Največji pritisk je na računalniški industriji, ki mora najti način, kako narediti računalništvo bolj učinkovito. Glede na to, da smo dosegli mejo energijskih zmožnosti z uporabo klasičnih metod, je sedaj čas za nekaj novega. Do leta 2040, glede na rezultate poročila Semiconductor Industry Association, ne bomo imeli dovolj energije, da bi lahko poganjali vse naprave sveta. To je zgolj dodaten razlog, zakaj se računalniški industriji tako mudi pri gradnji kvantnih računalnikov na komercialni ravni.

Kakšen bo svet s kvantnimi računalniki?

Težko je napovedati kako bo kvantno računalništvo spremenilo svet, kajti vpliv bo razširjen po vseh industrijah. Spoznali bomo povsem nove razsežnosti fizike, na voljo bomo imeli povsem nove rešitve, način razmišljanja bomo morali prilagoditi. Če samo pomislimo, kako so klasični računalniki revolucionarno spremenili naš svet z relativno enostavno rabo bitov in dveh opcij 0 in 1, potem si lahko le predstavljamo neverjetno širino različnih možnosti, ko bomo imeli na voljo kubite. Ti so sposobni izvajati milijone kalkulacij na enkrat in to bo prineslo izjemen napredek.

To kar smo lahko prepričani je, da bo kvantno računalništvo močno spremenilo vse industrije in način na katerega poslujemo bo popolnoma drugačen. Novi materiali, nova zdravila, novi pristopi k raziskovanju vesolja itd. Vsekakor ni presenečenje, da največja podjetja kot sta Google in IBM, poleg tega pa tudi svetovne vlade vlagajo v kvantno računalništvo.