hetilap

Hetek hetilap vásárlás
Kvantumugrás a számítógépekben

2016. 08. 14.
2001: Űrodüsszeia, Terminátor, Én, a robot; néhány azok közül a disztrópikus történetek közül, melyekben a kor legmodernebb számítógépei átveszik a hatalmat az emberiség felett. Bár a mesterséges intelligencia kutatása még messze van attól, hogy egy önállóan gondolkodó gép alkotói ellen forduljon, a számítógépek adatfeldolgozásának felgyorsítására való törekvések egyre nagyobb hangsúlyt kapnak. Ezek a kvantumkomputereknek nevezett eszközök teljesen átformálhatják a számítógépek működéséről alkotott tudásunkat. Segítségükkel a tudomány sokkal eredményesebb lehet a világ működésének megértésében, ezen gépek elképesztő teljesítménye azonban nem csekély kockázatot is rejt magában.

Egy Burnaby nevezetű kanadai kisvárosban működik a D-Wave Systems számítástechnikai cég. Jelenleg a kvantumszámítógépek fejlesztésében úttörőnek számító vállalkozás a Google-lal és a NASA-val együttműködve építi erősebbnél erősebb gépeit, melyeket 15 millió dollárért bárki megvásárolhat. A D-Wave legnagyobb megrendelői az előbb említett két vállalat mellett az amerikai kormány számára harci repülőgépeket fejlesztő és gyártó Lockheed Martin. A Lockheed által gyártott F-35 harci repülőn futó szoftver több mint 9 millió sornyi kódból áll, ekkora adathalmaz feldolgozásához pedig a hagyományos elven működő számítógépek már túl lassúnak számítanak.

Miben is különbözik tehát egy kvantumszámítógép egy otthoni laptoptól? Bár felépítésükben többnyire megegyeznek, vagyis az adatokat és az utasításokat egy processzor kezeli, azonban működési elvük teljesen más alapokon nyugszik. A klasszikus processzorok évről évre egyre gyorsabbak és ezzel együtt egyre energiatakarékosabbak lesznek. Ezt a jelenséget írja le Moore törvénye, miszerint a processzorokban található tranzisztorok száma kétévente duplázódik. Ez csakis úgy érhető el, hogy ha a tranzisztorok mérete folyamatosan csökken (jelenleg egy tranzisztor mérete ötszázszor kisebb, mint egy vörösvértest). Ennek azonban van egy fizikai határa, ugyanis amint a tranzisztorok atomnyi méretűre zsugorodnak, többé már nem tudják betölteni feladatukat. A tranzisztorok feladata ugyanis, hogy egyfajta kapuként átengedjék vagy épp elzárják a legkisebb információ­hordozók, a bitek (ami tulajdonképpen nem más, mint áram) útját. Az atomi világban működő szabályok miatt (ezeket írja le a kvantumfizika) egy atom méretű zárt kapun egy bit képes átteleportálni magát, vagyis az atomi tranzisztorok már működésképtelenek. Ezeket a furcsa fizikai szabályokat használják ki a kvantumszámítógépek tervezésénél. A kvantumszámítógépekben a legkisebb információs csomagot nem bitnek, hanem qubitnek hívják. Míg a klasszikus számítógépekben egy bit csak egyféle utasítást hordoz magában (,,igen’’ vagy ,,nem”), addig egy qubit képes egyszerre mindkét utasítás hordozására (,,igen” és ,,nem”). Ez a látszólag lehetetlen tulajdonság adja a kvantumszámítógépek hatalmas adatfeldolgozó kapacitását. Képzeljünk el egy hatalmas postaközpontot, ahol milliónyi postás válogatja szét és küldi tovább a leveleket egy következő állomásra. A postások jelképezik a tranzisztorokat, a beérkező levelek pedig a bitek, aminek a címzettje lehet ,,igen” vagy ,,nem”. A kvantumszámítógépeknél a levelek címzettje egyszerre lehet ,,igen” és ,,nem”. Honnan tudja tehát a postás, hogy mi a címzett? Ha a kvantumfizika törvényeit alkalmazzuk a példára, akkor úgy, hogy abban

a pillanatban, hogy a postás érintkezik a levéllel, az kiesik ebből a kettős állapotból és csak a két címzett egyikét fogja magán hordozni (ezt az állapotot nevezik szuperpozíciónak).  A ,,kvantumposta” további érdekessége, hogy minden levélnek van egy párja, amivel kölcsönhatásban van, függetlenül attól, milyen távol is vannak egymástól. Ennek eredményeként, ha a postás érintkezik egy levéllel – ami aztán elveszti kettős állapotát –, a levél párja is kiesik a szuperpozícióból, függetlenül attól, hogy egy másik postás találkozott-e már azzal, vagy sem. Ezek a hagyományos fizikát meghazudtoló jelenségek teszik a kvantumszámítógépeket rendkívül hatékonnyá.

Hetek Univerzum
Nemzeti Média - és Hírközlési Hatóság, 1525 Budapest, Pf. 75. | +36 1 457 7100 (telefon) | +36 1 356 5520 (fax) | [email protected] | www.nmhh.hu
Alapító-főszerkesztő: Németh Sándor - Founder Editor in Chief: Németh Sándor. Kérdéseit, észrevételeit kérjük írja meg címünkre: [email protected]. - The photos contained in the AP photo service may not be published and redistributed without the prior written authority of the Associated Press. All Rights Reserved. - Az AP fotószolgálat fotóit nem lehet leközölni vagy újrafelhasználni az AP előzetes írásbeli felhatalmazása nélkül! Copyright The Associated Press - minden jog fenntartva!