Ο διάσημος φυσικός Feynman από την δεκαετία του 1980 (ένας ίσως από τους σπουδαιότερους επιστήμονες -μαζί με τον S. Hawking- που έχουν κάνει διάλεξη στην Ελλάδα και συγκεκριμένα στην Κρήτη) και μετέπειτα αρκετοί φυσικοί υποστήριξαν πως η λύση για την επίτευξη της επεξεργασίας μεγάλου όγκου δεδομένων σε ελάχιστο χρόνο θα παρέχεται από τους κβαντικούς υπολογιστές καθώς αυτοί θα προσφέρουν μεγάλες ταχύτητες επεξεργασίας. Οι υπολογιστές αυτοί στηρίζουν τη λειτουργία τους στα κβάντα (άτομα, ιόντα ή μόρια). Δεν υπάρχει φυσικός νόμος που να «απαγορεύει» τη σμίκρυνση των bits στο μέγεθος ενός ατόμου.
Στα μέσα της δεκαετίας του 1960 ένας εκ των ιδρυτών του κολοσσού της Intel (ο Gordon Moore) προέβλεψε ότι η υπολογιστική ισχύς θα διπλασιαζόταν κάθε 1 ½ χρόνο (18 μήνες). Με τους ρυθμούς που εξελίσσεται η τεχνολογία των υπολογιστών ενδέχεται την προσεχή δεκαετία να υποστεί ένα κλυδωνισμό αδιεξόδου, όσο αφορά την περαιτέρω ανάπτυξή της σε τέτοιο βαθμό που ίσως να είναι μονόδρομος η εξερεύνηση νέων δρόμων υπολογιστικής ισχύος, κάτι που οι φυσικοί ευελπιστούν να καλύψουν με την χρήση των κβαντικών υπολογιστών.
Το αδιέξοδο στην συνεχόμενη αύξηση της υπολογιστικής ισχύος θα οφείλεται στο ότι τα μικροσκοπικά ήδη σχήματα που φέρουν τα ολοκληρωμένα κυκλώματα στην επιφάνεια τους δεν θα μπορούν πλέον να γίνουν πιο συρρικνωμένα, καθώς η όλο και αυξανόμενη συρρίκνωση δημιουργεί τον λεγόμενο θερμικό θόρυβο η αντιμετώπιση του οποίου μάλλον καθίσταται αδύνατη.
Επιπλέον, η ανάγκη για ασφαλή επικοινωνία και μεθόδους αποτελεσματικής κρυπτογραφίας είναι πολλή μεγάλη σε σημείο που ο σημερινός υπολογιστής ίσως να μην μπορεί πλέον να ανταποκριθεί πλήρως στις απαιτήσεις, κυρίως στον τομέα απόρρητων προσωπικών ή πολιτικών – διπλωματικών κρυπτογραφικών επικοινωνιών καθώς και στον τομέα του ηλεκτρονικού εμπορίου.
Βέβαια εκτός από τις ασύλληπτα για τα σημερινά δεδομένα προοπτικές που ανοίγονται με την χρήση των κβαντικών υπολογιστών, δημιουργούνται ταυτόχρονα και κάποια ερωτηματικά καθώς κανείς δεν ξέρει ακριβώς τα πλήρη στάδια κατασκευής τους στο κοντινό μέλλον. Αυτό οφείλεται εκτός από τις τεχνικές hardware δυσκολίες και στην δυσκολία δημιουργίας software κώδικα για τα δεδομένα υψηλής ταχύτητας αυτών των υπολογιστών καθώς η υπολογιστική τους δυνατότητα είναι τόσο μεγάλη, που δεν μπορεί κανείς να εξακριβώσει αν τα αποτελέσματα που θα δώσουν σε προβλήματα, είναι απολύτως σωστά ή όχι.
Θεμέλιοι λίθοι και βασικές έννοιες για την δημιουργία των κβαντικών υπολογιστών:
▪ Κβαντική Υπέρθεση (ή Επαλληλία)
Σύμφωνα με την κλασσική φυσική ένα νόμισμα μπορεί να είναι κορώνα ή γράμματα (ή διαφορετικά εκφρασμένο σε bit αντιστοίχως 0 ή 1). Στην κβαντική φυσική και σύμφωνα με την κβαντική θεωρία της υπέρθεσης όταν κάποιος το «έστριβε» αυτό θα ήταν ταυτοχρόνως και κορώνα και γράμματα δηλαδή στην κβαντική κατάσταση θα έχουμε ταυτόχρονα αναπαράσταση πολλαπλών καταστάσεων (και τις δύο όψεις) και αυτό ορίζει το κβαντικό bit (Qu-Bit).
▪ Κβαντική Διεμπλοκή (ή Εναγκαλισμός ή Εμπλοκή)
Στην κλασσική φυσική κάθε κατάσταση είναι ανεξάρτητη από την άλλη (δηλαδή στον ψηφιακό υπολογιστή θα έχουμε είτε 0 είτε 1). Στην κβαντική φυσική όμως εφ’ όσον το κβαντικό qubit βρίσκεται ταυτόχρονα και στο 0 και στο 1, δεν μπορεί αυτές οι καταστάσεις (0 και 1) να είναι ανεξάρτητες αλλά θα είναι μια «σύμπλευση» μια «διεμπλεκόμενη» κατάσταση. Όσο περισσότερα qubits τόσο περισσότερες κβαντικές καταστάσεις εκθετικά κλιμακούμενες και αυξανόμενες συγκριτικά με τα κλασσικά ψηφιακά bits.
▪ Αποσυνοχή (ή Αποσφαλμάτωση ή Ευθραυστότητα)
Οι κβαντικές καταστάσεις είναι υπερβολικά εύθραυστες. Αν ένας παρατηρητής κάνει μια μέτρηση ή παρατήρηση τότε αυτές καταρρέουν και μεταβαίνουν στην απλή κλασσική κατάσταση. Αυτό το πρόβλημα καλούνται οι επιστήμονες να αντιμετωπίσουν προκειμένου να καταστεί μαζική η παραγωγή των κβαντικών υπολογιστών.
▪ Κβαντική κρυπτογραφία (θεώρημα μη κλωνοποίησης)
Αν κάποιος παρατηρητής (στην κρυπτογραφία αντίστοιχα ένας υποκλοπέας κωδικοποιημένου μηνύματος που ανταλλάσσεται μεταξύ αποστολέα και παραλήπτη) προσπαθήσει να αντιγράψει ή να «κρυφακούσει» ή να αναπαράγει μια κβαντική πληροφορία τότε η κβαντική κατάσταση καταρρέει και δεν μπορεί να την αντιγράψει και να την υποκλέψει. Αυτό συμβαίνει γιατί ο παρατηρητής και ο αποστολέας του μηνύματος μπορούν άμεσα να αντιληφθούν αν κάποιος προσπαθεί να υποκλέψει το μήνυμα τους καθώς υπάρχει το θεώρημα της μη κλωνοποίησης σύμφωνα με το οποίο η κβαντική φυσική απαγορεύει την ακριβή αντιγραφή εμπλεκόμενων καταστάσεων ή στην περίπτωση των υπολογιστών την αντιγραφή qubits. Η κβαντική κρυπτογραφία στηρίζεται στην κβαντική τηλεμεταφορά σύμφωνα με την οποία η πληροφορίες που στέλνονται μεταξύ διεμπλεκόμενων σωματιδίων (π.χ. δύο φωτονίων) ταξιδεύουν ακαριαία με την ταχύτητα του φωτός και το ένα γνωρίζει τα χαρακτηριστικά του άλλου σωματιδίου.
Το σήμερα:
Χαρακτηριστικό για την κατάκτηση από τον άνθρωπο των κβαντικών υπολογιστών αποτελεί η επένδυση αξίας πάνω από 50 εκατομμύρια δολλάρια που ανακοίνωσε ότι θα κάνει η Intel, στην κβαντική τεχνολογία (QuTech), σε συνεργασία με το το ινστιτούτο κβαντικής έρευνας του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Delft και τον Ολλανδικό Οργανισμό Εφαρμοσμένης Έρευνας, με στόχο να επιταχύνει την πρόοδο στο πεδίο των κβαντικών υπολογιστών. Η συνεργασία έχει σκοπό την έρευνα στους κβαντικούς υπολογιστές, για την επίλυση πολύπλοκων προβλημάτων όπως αυτό της αποσυνοχής. Σημαντικό επίσης είναι το εγχείρημα της Google για την δημιουργία του πρωτοπόρου κβαντικού υπολογιστή (ο οποίος θα αξιοποιεί 50 qubits). Πληροφορίες μπορείτε να διαβάσετε πατώντας ΕΔΩ .
Πολλά αξιόλογα επιτεύγματα έχουν γίνει ιδιαίτερα, από την εταιρία κατασκευής κβαντικών υπολογιστών την D-Wave και τον λεγόμενο μαύρο μονόλιθο υπολογιστή της, πληροφορίες που μπορείτε να βρείτε στον αντίστοιχο ιστότοπο της εταιρίας πατώντας στην επόμενη εικόνα.
Τέλος, μπορείτε να πατήστε πάνω στην επόμενη εικόνα για μια παραστατική σύνοψη όσων προαναφέρθηκαν σχετικά με τις θεμελιώδεις βάσεις για την δημιουργία των κβαντικών υπολογιστών, που εισηγήθηκε η Intel.
Επίσης στον ιστότοπο προσφέρεται το βιβλίο της ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ, το οποίο αποτελεί ένα διδακτικό εγχειρίδιο, ενός ιδιαίτερου και σπουδαίου αντικειμένου της φυσικής επιστήμης. Στόχος του είναι η κατανόηση των εννοιών της κβαντικής φυσικής, των θεμελιωδών αρχών της, των κβαντικών παραδόξων και των κβαντικών υπολογιστών. Για μετάβαση πατήστε πάνω στο εξώφυλλο:
 |
Επισημαίνεται πως επιτρέπεται μόνο η μη εμπορική αναπαραγωγή των κειμένων του "quantumcomputers-infotech.blogspot", με βασική προϋπόθεση να υπάρχει ακριβή και σαφή αναφορά στην πηγή (link). Τα κείμενα του ιστότοπου (γενικά περιεχόμενα - σχήματα κ.τ.λ.) υπόκεινται σε πνευματική ιδιοκτησία σύμφωνα με τους κείμενους νόμους και δεν επιτρέπεται με καθ οποιοδήποτε τρόπο η οικειοποίηση τους. Copyright : Γ. Ασημάκης