Dabar jau prasideda kalbos apie naują IT revoliucijos etapą — kvantinius kompiuterius. Ir galime sakyti, kad ratas apsisuko: vėl sunkiai įsivaizduojame, kas tai yra, kaip veikia, ir ką tai pakeis.
Bet galime bandyti suprasti — galvoti, analizuoti, modeliuoti ir iš mozaikos dalelių bandyti logiškai įsivaizduoti ne tokią jau ir tolimą ateitį.
Tad pakalbėkime apie kvantinius kompiuterius — keistais, sunkiai suvokiamais principais veikiančius supergreitus įrenginius, kurie, sakoma, kai jau ateis, vėl pakeis viską.
Kaip jie veikia
Pagrindinius skirtumus tarp tradicinio ir kvantinio kompiuterio konferencijoje „Wired 2014“ puikiai paaiškino vienas kvantinių kompiuterių kompanijos „D-Wave Systems“ įkūrėjų Ericas Ladzinsky.
Įsivaizduokite, kad turite penkias minutes surasti nupieštą kryžiuką, kuris yra viename knygos, saugomos bibliotekos, iš viso turinčios 50 000 000 spaudinių, puslapyje.
Tai būtų neįmanoma.
Bet jei būtumėte 50-yje milijonų paralelinių realybių, ir kiekvienoje iš jų galėtumėte perversti po skirtingą knygą, vienoje iš jų kryžiuką nesunkiai rastumėte.
Šiame scenarijuje tradicinis kompiuteris esame mes, lyg pakvaišę besistengiantys per 5 minutes perversti kuo daugiau knygų. Kvantinis kompiuteris — tai 50 milijonų mūsų kopijų, be jokios skubos vartančių knygas, po vieną vienoje realybėje.
Jei tai jums skamba kaip kvailystės ar magija, nepergyvenkite — jūs toks ne vienas. Kadaise vienas pirmųjų kvantinės fizikos teoretikų, Nobelio premijos laureatas Richardas Feynmanas yra pasakęs: „Jei manote, kad suprantate kvantinę fiziką, jūs nesuprantate kvantinės fizikos“.
Visa esmė — tradiciniai kompiuteriai gali atlikti užduotis tik paeiliui, tuo tarpu kvantinis kompiuteris — daugybę užduočių vienu metu. Ir tai lemiantis skaičiavimų greitis būtent ir taps nauja technologine revoliucija.
Ir svarbu ne tik greitis. Kvantiniai kompiuteriai gali spręsti kur kas sudėtingesnes problemas, su kuriomis tradiciniai kompiuteriai nesusitvarko. Kvantiniai kompiuterių sprendimo keliai bus artimesni žmoniškajam problemų sprendimo būdui.
Tikrai tikslios prognozės
„Orų modelis, sukurtas naudojantis net ir aukščiausio lygio temperatūros ir slėgio matuokliais, gali labai smarkiai skirtis nuo realybės. Orų prognozės yra tiesiog mokslu pagrįsti spėliojimai“ — teigia kvantinių kompiuterių kompanijos „QxBranch“ direktorių tarybos narys Ray Johnsonas, — „Tuo tarpu kvantiniai kompiuteriai galės analizuoti visus duomenis vienu metu, ir pasiūlys geresnį supratimą, kada ir kokie orai užslinks. Turėsime pažangią visų didesnių audrų ir uraganų įspėjimo sistemą, taip pat ir daugiau laiko — kas išgelbės daug gyvybių“.
„Google“ inžinerinio padalinio direktorius Hartmutas Nevenas taip pat yra rašęs, kad kvantiniai kompiuteriai galės padėti sukurti geresnius orų modelius, ir parodyti, kaip aplinką (taip pat orus) keičia žmogaus veikla. Tai turėtų padėti suprasti globalinio atšilimo niuansus ir atrasti su tuo susijusių problemų sprendimo būdus.
Efektyvesnis vaistų kūrimas
Naujų vaistų kūrimas yra komplikuotas procesas. Norėdami atrasti tinkamą poveikį, chemikai turi išbandyti tūkstančius molekulių kombinacijų — tai užtrunka metus ir kainuoja milijonus, o lyg to būtų mažą, galutinėje bandymų fazėje dalis vaistų pasirodo dėl kokių nors priežasčių netinkami taikymui medicinoje.
Kvantinis kompiuteris galės perskaičiuoti trilijonus molekulių kombinacijų ir greitai identifikuoti, kurie junginiai turėtų būti tinkami, taip sumažindami ir vaistų kūrimo trukmę, ir kaštus.
Kvantiniai kompiuteriai taip pat pagreitintų ir kiekvieno žmogaus genų sekvenavimą bei analizę, o tai leistų kurti ir kiekvienam žmogui asmeniškai pritaikytus vaistus. Dabar gi nemaža dalis vaistų nepatenka į rinką todėl, kad nedidelei daliai bandomųjų vis dėlto pasireiškia kokios nors neigiamos reakcijos — dėl to gamyba nutraukiama, nors vaistas galėtų padėti kitiems. Asmeninė genų analizė padėtų numatyti neigiamas reakcijas kiekvienam ligoniui asmeniškai.
Kova su transporto kamščiais
Kvantiniai kompiuteriai galės tinkamai valdyti tiek oro, tiek žemės transporto srautus — dėl to, kad jie sugebės akimirksniu parinkti optimalius maršrutus.
Jei planuojate kelionę su 10 numatytų sustojimo vietų, tradicinis kompiuteris turi paeiliui perskaičiuoti visus įmanomus maršrutus ir jums pateikti tinkamiausią. Tuo tarpu kvantinis kompiuteris visus maršrutus skaičiuos vienu metu. Ir ne vienai mašinai (ar lėktuvui), o šimtams ar tūkstančiams skirtingų transporto priemonių, tuo pačiu metu — ir dar derinant su jau žinomais kitų transporto priemonių maršrutais.
O aukštesnio lygio oro maršrutų analizė leis optimizuoti ir skrydžių tinklelį, dėl ko sutrumpėtų kelionės laikas — išvengiant sangrūdų kilimo ir tūpimo takuose.
Tokius pačius skaičiavimus bus galima naudoti ir greitkeliuose bei miesto kelių tinkle.
Atidesnė karyba
Kosminiai palydovai nuolat viską fotografuoja ir filmuoja, tad jau dabar duomenų yra prirenkama gerokai daugiau, nei apdorojama — todėl nepastebima daug informacijos, kuri galėtų būti naudinga ar net kritinė.
Kvantinis kompiuteris su tokiais duomenų kiekiais susitvarkytų ir galėtų atrinkti, kurias nuotraukas ar filmuotą medžiagą reikėtų patyrinėti atidžiau, o kurią priešingai — taupant vietą ištrinti.
Saugi ir nesaugi komunikacija
Šifravimą šiandien naudojame visur ir visada — net kai to nepastebime. Mes juo pasitikime, kai pasijungiame prie el. pašto paskyros, kai naudojamės mokėjimo kortele ar perkame internete.
Naudojantis kvantine mechanika ir kvantiniais kompiuteriais, šifravimą įmanoma padaryti dar saugesniu.
Ši ultrasaugi komunikacija vadinama „quantum key distribution“ ir ja užšifruotas laiškas leidžia jį perskaityti tik gavėjui — net jei trečia šalis perima raktą, šis tampa beverčiu. Beje, kai kur Europoje preliminari šios sistemos versija jau yra naudojama.
Aišku, visa tai turi ir kitą medalio pusę. Kvantiniai kompiuteriai galės nepalyginamai greičiau iššifruoti dabartiniais šifravimo metodais apsaugotas žinutes. Kai kurie Edwardo Snowdeno nutekinti laiškai atskleidžia, kad JAV vadovybė į tai jau taikosi. O jei prie tokių dalykų nagus prikištų ir kitos, už JAV agresyvesnės valstybės, problemų gali būti rimtų. Laimei, tai nėra taip paprasta ir niekas nevyksta akimirksniu.
Kosmoso tyrinėjimų plėtra
Naudodamiesi „Kepler“ teleskopu, astronomai iki šiol yra patvirtinę beveik 2000 planetų, esančių už mūsų sistemos ribų.
Dabar tai atliekama lėtokai: stebima įtariama egzoplaneta ir laukiama, kol ji praskries priešais savo žvaigždę. Kai tai nutinka, planeta meta šešėlį ant žvaigždės ir astronomai gali jį tyrinėti bei spėlioti, ar planetos atmosfera tinkama gyvybei.
Kvantinis kompiuteris galės išspausti daugiau duomenų iš bet kokios teleskopu padarytos nuotraukos, pastebėti daugiau egzoplanetų ir greičiau nustatyti, kurios iš jų galėtų būti tikėtinu gyvybės lopšiu. Tiesą sakant, kvantinis kompiuteris galėtų atrasti daugiau egzoplanetų net peržiūrėdamas senas, jau daugybę kartų žiūrėtas nuotraukas.
Sistemų mokymasis ir automatizacija
Galbūt skambės ir nejaukiai, bet kvantiniai kompiuteriai galės mokytis — lygiai kaip ir žmonės. Ir jie galės save pakoreguoti: pavyzdžiui, pataisyti dalį savo paties funkcinės programos, kuri stringa.
Ši koncepcija vadinama sistemų mokymusi (angl. machine learning) – tai yra kažkas panašaus į tai, kaip reaguodama į jūsų like paspaudimus keičiasi jūsų „Facebook“ naujienų srautas – tik sistemų mokymesi viskas kur kas sudėtingiau.
Visa tai leis ir efektyviau kurti pusiau automatines/autonomines mašinas ar kitokias pranašesnes dirbtinio intelekto formas.
Visa tai skamba nuostabiai, bet vis dėlto tai vargu ar nutiks pačiais artimiausiais metais. Bet kai kurie stambūs žaidėjai – kaip „Google“ ar NASA – jau aktyviai dirba kvantinių kompiuterių srityje, o kai tokios kompanijos ir agentūros įsisuka, laukimo laikas visada sumažėja.
