Ce este calculatorul cuantic, de ce avem nevoie de el si cum va transforma lumea

Calculatoarele clasice pe care le folosim in prezent efectueaza operatii logice folosind biti – un flux de impulsuri electrice sau optice reprezentand formule binare formate din 1 sau 0. Totul, de la postarile pe care le facem pe social media la videoclipurile de pe YouTube sunt siruri lungi ale acestor cifre. Dar, comunitatea stiintifica spune ca actualele computere si-au atins potentialul maxim si avem nevoie de noi sisteme de calcul care sa poata rezolva problemele fara raspuns din prezent.

Si acele raspunsuri pot veni de la calculatoarele cuantice. Pe de alta parte, calculatoarele cuantice folosesc qubiti, care sunt, de obicei, particule subatomice, cum ar fi electronii sau fotonii. Altfel spus, un computer cuantic opereaza prin controlul comportamentului acestor particule, dar intr-o metoda complet diferita fata de computerele noastre. Computerele cuantice folosesc qubiti in locul tranzistorilor, care pot avea simultan mai multe pozitii (1 si 0 in acelasi timp) si care vor putea fi de mii de ori mai rapide decat calculatoarele actuale.

Cu toate acestea, nu vor inlocui calculatoarele conventionale pe care le folosim cu totii acasa sau la birou. Utilizarea unui computer va fi in continuare cea mai simpla si cea mai economica solutie pentru rezolvarea celor mai multe probleme. Insa, calculatoarele cuantice promit sa dezvolte progrese interesante in diverse domenii, de la stiinta materialelor la cercetarea farmaceutica. Companiile deja experimenteaza cu ele pentru a dezvolta produse precum baterii mai usoare si mai puternice pentru masinile electrice si pentru a ajuta la crearea de medicamente noi.

In prezent, toate companiile mari din tehnologie, precum si cercetatorii de la universitati de pe tot globul lucreaza si se intrec pentru a fi primii care lanseaza calculatorul cuantic.

De altfel, Google a anuntat in luna septembrie ca a atins ”suprematia cuantica”cu ajutorul unui super-calculator, cu capacitati mult superioare celor ale celor mai puternice computere conventionale. Cercetatorii afirma ca procesorul lor este capabil sa efectueze in trei minute si douazeci de secunde o operatie pentru care ar fi nevoie de 10.000 de ani in cazul celor mai avansate calculatoare din prezent.

Desi exista deja prototipuri de calculatoare cuantice, ele nu pot efectua in prezent decat sarcini similare cu cele realizate de un computer normal, dar mai rapid. Un exemplu ar fi compania Fujitsu, care a lansat in acest an un cip cu capacitati inspirate de calculatorul cuantic, pe care l-a denumit Digital Annealer. Arhitectura de calcul digital Annealer reduce din decalajul catre lumea cuantica si deschide calea catre rezolvarea mult mai rapida si mai eficienta a problemelor de afaceri din zilele noastre. Solutia este conceputa pentru a rezolva problemele de optimizare la scara larga, care sunt de nerezolvat folosind calculatoarele clasice de astazi.

Intre timp, si rivalii de la Intel au prezentat procesoare cuantice, desi acestea nu sunt inca disponibile pentru clientii comerciali. Iar francezii de la Atos investesc impreuna cu autoritatile din Paris intr-un centru modern de cercetare si dezvoltare a tehnologiei quantum computing.

IBM pare ca a realizat cele mai mari progrese dupa ce, la inceputul anului, a prezentat in cadrul targului de electronice CES 2019 din Las Vegas primul computer cuantic ce poate fi folosit in afara laboratorului si pe care il va comercializa in viitorul apropiat, fara sa inainteze o data certa. IBM Q System One are 20 de qubiti si este departe de puterea de procesare promisa de tehnologia cuantica, insa producatorul aminteste ca este un sistem la care se poate face upgrade.

La ce folosesc calculatoarele cuantice si cum vor transforma lumea

Una dintre cele mai promitatoare aplicatii ale calculatoarelor cuantice este simularea comportamentului materiei pana la nivelul molecular. Producatorii auto precum Volkswagen si Daimler folosesc calculatoare cuantice pentru a simula compozitia chimica a bateriilor vehiculelor electrice pentru a ajuta la gasirea de noi modalitati de imbunatatire a performantei lor.

In al doilea rand, tehnologiile cuantice ar putea transforma asistenta medicala. Companiile farmaceutice le folosesc pentru a analiza si compara compusii care ar putea duce la crearea de noi medicamente. In viitor, pe o scara larga, simularile cuantice pentru dezvoltarea medicamentelor ar putea duce la tratamente pentru boli precum Alzheimer, care afecteaza mii de vieti.

Cercetatorii Microsoft au anuntat in luna iulie ca au folosit un algoritm proiectat pentru a functiona pe un computer cuantic inca inexistent pentru a imbunatati viteza si calitatea imaginilor medicale. Acest lucru inseamna ca se poate imbunatati intr-o zi tratamentul cancerului de san si al altor boli, spune compania. De exemplu, ar putea permite medicilor sa stabileasca in cateva zile daca o tumora scade ca raspuns la chimioterapie, si nu vor astepta saptamani intregi sau luni.

Tot in domeniul medical, o alta transformare ar fi modul in care facem un RMN. Microsoft a lucrat cu oameni de stiinta de la Universitatea Case Western Reserve din Cleveland, care sunt specializati intr-un tip de imagistica medicala numita amprentare prin rezonanta magnetica (sau MRF.) Ca si imagistica prin rezonanta magnetica (RMN), tehnica utilizeaza campuri magnetice puternice si unde radio pentru crea imagini ale organelor interne si tesuturilor moi. Dar, in timp ce RMN-urile traditionale pot identifica doar zonele de lumina sau intuneric, pe care un radiolog trebuie sa le evalueze subiectiv, MRF poate diferentia exact intre tipurile de tesut, permitand imagini mai detaliate si astfel mai usor interpretabile.

Masinile sunt, de asemenea, foarte bune pentru probleme de optimizare, deoarece pot trece printr-un numar mare de solutii potentiale extrem de rapid. Airbus, de exemplu, le foloseste pentru a ajuta la calcularea celor mai eficiente cai de urcare si coborare pentru aeronave. Si Volkswagen a prezentat un serviciu care calculeaza rutele optime pentru autobuze si taxiuri in orase pentru a reduce la minimum congestia traficului. Unii cercetatori considera, de asemenea, ca utilajele ar putea fi folosite pentru a accelera inteligenta artificiala, una dintre cele mai promitatoare noi tehnologii.

Sistemul financiar si bancar va fi, de asemenea, diferit de ceea ce stim astazi pentru ca un computer cuantic va putea sa controleze riscurile si randamentele intr-un portofoliu de investitii.

Si acestea sunt doar aplicatiile care pot fi imaginate in prezent, dar cine stie ce aplicatii vom descoperi pe parcurs.

In cat timp vom avea un computer cu adevarat cuantic, nimeni nu stie exact. Fujitsu, de exemplu, spune ca in aproximativ zece ani vor avea prima astfel de masinarie. Totusi, ar putea dura cativa ani pana cand calculatoarele cuantice isi pot atinge potentialul maxim, insa daca in urma cu cateva decenii conceptul parea o utopie din nuvele SF, in prezent suntem tot mai aproape de a-l vedea materializat scrie economica.net