Kvantum rendszerek gyors pénz. Index - Tech - Megalakult a nagy magyar kvantumösszefogás
Tartalom
Az egyelőre kvantum rendszerek gyors pénz fázisban lévő kvantumszámítógép képes lehet olyan számítások hatékony elvégzésére, amelyek a hagyományos, digitális számítógépekkel gyakorlatilag megoldhatatlanok. Nemcsics Ákos, az Óbudai Egyetem Mikroelektronikai és Technológia Intézetének professzora szerint az új gép azonban nem alternatívája a jelenleg használtaknak, ezért talán nem is nevezhető a számítástechnikai eszköz evolúciós ugrásának.
Mint fogalmazott, a kvantumszámítógép egészen egyszerűen más.
A titkosszolgálattól a magyar kvantumszámítógépig
A professzor segítségével annak próbáltunk utánajárni, milyen elven működik, és mire lesz elsősorban alkalmas a fejlesztés. Bármilyen meglepő, a kvantumszámítógép története több évtizedes, először ban Paul Benioff amerikai fizikus vetette fel, hogy a kvantummechanikát számításokra lehetne használni, rá egy évre Richard Feynman Nobel-díjas fizikus pedig meg is alkotta a kvantumszámítógép kifejezést.
Mindössze négy évet kellett várni arra, hogy az Oxfordi Egyetem fizikusa, David Deutsch leírja, hogyan működne az akkor még csak elméletben létező fejlesztés. Az elmélet lényege: míg egy hagyományos számítógép esetében az információt bináris, más néven kétállapotú bitekben — a klasszikus bit bármely időben 0 vagy 1 állapotú — tárolják, a kvantumrendszer úgynevezett szuperponált állapotában a kvantumbit qubit egyazon időben tartalmaz olyan komponenseket, amelyek egyidejűleg több helyen, különféle állapotokban lehetnek.
Éppen ennek a szuperponáltságnak köszönhetően a gép a különböző bemenő adatokat párhuzamosan dolgozza fel, és a kimenő adatokat szuperponált alakban hozza létre.
A magyar származású Joseph Reger, a Fujitsu regionális technikai igazgatója, érzékeltetve a kvantumszámítógépben rejlő potenciált, a cég egyik müncheni rendezvényén úgy fogalmazott: egy 80 kvantumbites szimulációhoz a látható univerzummal azonos méretű hagyományos számítógépre lenne szükség, és egyetlen kvantumművelet elvégzése az univerzum életkorával azonos ideig tartana.
A kvantumszámítógépek a konkrét számolásokat kvantumalgoritmusok segítségével végzik. Ezek a kvantumalgoritmusok egy és két kvantumbites műveletekből építhetők fel. Ezeket az elemi műveleteket és a műveleteket megvalósító fizikai eszközöket is kvantum logikai kapuknak nevezzük, és maga a kvantumszámítógép éppen ezeknek a kvantum logikai kapuknak az összessége.
A kapuk meghatározott qubiteken hajtanak végre változtatásokat, ami aztán az egész összefonódott állapot megváltozását eredményezi.
A kvantumszámítógép nem a hagyományos számítógépek következő evolúciós stádiuma, ezért nem alternatívája a jelenleg is használt gépeknek, programozása teljesen más elven működik.
Jelenleg a qubites gépekkel nem lehet a bitalapúakat kiváltani.
A professzor példaként a titkosításokat és kódolásokat említette, ugyanis egy qubites géppel készült titkosítás a hagyományos bitalapú géppel feltörhetetlen.
De kémiai reakciók szimulálására vagy molekulaszerkezetek számolására is alkalmasak lehetnek ezek a szerkezetek.
A kvantumszámítógépek nem csak a nagy számok törzstényezőinek megkeresésében lennének hasznosak, egyfajta természetes laboratóriumai lehetnének a kvantummechanikai összefüggések vizsgálatának. Ezekkel az eszközökkel, a megfelelő programok futtatása révén, a kutatók más kvantumrendszereket tanulmányozhatnának. A kvantumszámítógépek alapvetően speciális feladatok elvégzésére lesznek alkalmasak, a klasszikus számítógépek számára kezelhetetlen problémákat oldhatnak meg.
A kvantumszámítógép felgyorsítja az optimalizációt, egyszerre vizsgál nagyon sok összetevős kérdéseket, bizonyos problémák esetén pedig annyival gyorsabb lesz egy hagyományos számítógépnél, hogy a mai szuperszámítógépeknek is évmilliókig tartó számításokat tud majd gyorsan elvégezni.
A kvantumszámítógép emellett felgyorsítja az optimalizációt, egyszerre vizsgál nagyon sok összetevős kérdéseket, bizonyos problémák esetén pedig annyival gyorsabb lesz egy hagyományos számítógépnél, hogy a mai szuperszámítógépeknek is évmilliókig tartó számításokat tud majd gyorsan elvégezni. A korábban említett párhuzamosság sérül, miután a mérések idején a qubitek szuperpozíciója összeomlik, és egyetlen klasszikus állapotot vesznek fel. Problémákat vet fel, hogy a rendszer annyira érzékeny, hogy az összeomlást a legapróbb külső hatás is kiválthatja.
Az 50 qubites géppel rendelkező IBM is mindössze 90 mikroszekundum, azaz milliomod másodperc erejéig volt képes a rendszert stabilizálni. A kvantumtechnológiában élenjáró Google, az Intel vagy a San Franciscó-i Rigetti nevű startup sem tudta ezt az időkorlátot lejjebb szorítani.
Szkeptikus gondolatok Nem csak rajongói, szkeptikusai is vannak a kvantumszámítógépnek. Gil Kalai, a Yale és a Jeruzsálemi Héber Egyetem matematikaprofesszora például egy interjújában azt állította, hogy a köznapi értelemben működő kvantumszámítógép megépítésével alapvető matematikai problémák vannak.
A Magyar Tudományos Akadémia tiszteletbeli tagjának választott elméleti matematikus az instabilitás és a sérülékenység mellett az úgynevezett zajosságot említi.
- Kereskedési robot hogyan kell írni
- Kvantum programozási nyelvek
- Befektetési platformok bevételei
- Tech: Holnaptól borul a fél világ? Mit jelent a kvantumfölény, mire számíthatunk ezután? | piknikvisegrad.hu
- Bolcsó Dániel
- Hullámzás info
A kvantumszámítás a természet más jelenségeihez hasonlóan tele van ingadozásokkal, véletlen hibákkal, vagyis zajjal.
Boaz Barak, a Harvard Egyetem számítástudomány professzora ben egy esszében arról ír, hogy a szuperpozíciók okán a mainál nagyságrendekkel több, párhuzamos számítási folyamatot feltételező kvantumkapacitás kihasználása nem tisztázott. A kvantum rendszerek gyors pénz által emlegetett kriptográfiai és faktorálási előnyöket kvantum rendszerek gyors pénz távon okafogyottá teheti a klasszikus, de már nanoáramkörök irányában fejlődő számítástechnika is.
Nemcsics Ákos szerint pénz és idő kérdése, hogy az említett problémákat kiküszöböljék a kutatások, és mint kvantum rendszerek gyors pénz, szerencsére az ember alapvetően kíváncsi természet, és a tudomány alapvetően sosem a szkeptikusok kifogásaival foglalkozik, hanem mindig valami újat akar létrehozni. Kvantumpontos irány Míg a hagyományos számítógépek úgynevezett mikroelektronikai eszközök, azaz az egyes építőelemek főbb méretei mikrométer, illetve mikrométer alatti nagyságrendűek.
A deklaráltan felhasadt kvantumállapotokat használó eszközök karakterisztikus mérete viszont már nanométer. A kvantumszámítógépekkel most hasonló a helyzet. A jelenlegi számítógép áramköreinek megvalósítása alapvetően rajzolatkészítéssel, litográfiával történik.
Nanoméretekben azonban ez az út nem járható. Véleménye szerint az egyik ígéretes lehetőség a kvantumpontos kvantumpontokból álló megvalósítás lehet, ez a fajta realizáció a bit- és qubitalapú gépek közötti információs kapcsolat lehetőségét is magában hordja, melyet tágabb értelemben vett kvantumszámítógépként lehetne aposztrofálni. A technológia fejlődésével a hagyományos chipen lévő tranzisztorok száma növekszik, egy tranzisztor mérete egyre kisebb és kisebb lesz, közeledve a fizikai méretkorláthoz.
Sürgető az igény új számítástechnikai elvek és új eszközarchitektúrák kifejlesztésére, hogy a növekvő számítástechnikai igényeket ki lehessen elégíteni. A jelenlegi bitalapú gépek miniatürizálására és a qbitalapú gépek rentábilis megvalósítására is megoldást jelenthet a kvantumpontos struktúra. A technológia fejlődésével egyre nagyobb a készülékek integrációja, a chipen lévő tranzisztorok száma opciók meghatározása, egy tranzisztor mérete pedig egyre kisebb és kisebb lesz.
„Ne gondold, hogy a valóság torz, ha nem illik rá az elméleted” – interjú Andrew Shenggel
Így közeledik a fizikai méretkorláthoz, feltehetően a Moore-törvény korszakának vége. Mint folytatta, a miniatürizálás egyik következménye a disszipáció, azaz a hőelvezetés problematikája, ami egyebek között nem kívánt anyagtranszportot — például diffúziót — indukálhat. A legújabb tudományos eredmények által megnyílt a lehetőség arra, hogy logikai kapuk megvalósíthatóak legyenek kvantumpontokkal is. A csepp-epitaxia segítségével akár önszerveződő módon állíthatók elő ezek a struktúrák.
Mint a fentiekből látszik: egyszerre két probléma jelentkezik, egyrészt a jelenlegi bitalapú gépek miniatürizálása, másrészt a qbitalapú gépek rentábilis megvalósítása.
Mindkettőre megoldást jelenthet a kvantumpontos struktúra. Az akadémiai, felsőoktatási és vállalati kutatóhelyek összefogásával megvalósuló tervet négyéves működése alatt kvantum rendszerek gyors pénz állam 3,5 milliárd forinttal támogatja.
Domokos Péter, az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatóprofesszora és a konzorcium tudományos vezetője akkor úgy fogalmazott, a partnerek arra törekednek, hogy becsatolják Magyarországot az európai kvantuminternet kiépülőben lévő hálózatába, megőrizzék és javítsák a kutatók versenyképességét a kvantumtechnológia területén.
A projekt olyan eredményekre pályázik, mint a két pont közti kvantumosan titkosított kvantumkommunikáció és a kvantumbit műveletek végrehajtása, ami a kvantumszámítás alapja.
A főbb célok közé tartozik továbbá egy atom-foton interfész építése, amellyel egy fotonban hordozott kvantuminformációt beírhatnak egy atomba, így az hosszú ideig tárolható lesz — ezt a gyakorlatban kvantummemóriaként lehet használni.
- Melyekkel jobb pénzt keresni az interneten
- A titkosszolgálattól a magyar kvantumszámítógépig
- Hogyan lehet törölni a bónuszt bináris opciókban
- Index - Tech-Tudomány - Mennyi választja el a kvantumfölényt a világuralomtól?
- Köszönjük, üzenetét elküldük a szerzőnek.
- Gyorsan és őszintén pénzt keresni
Az egyelőre még alapoknál tartó európai kvantuminternet-hálózathoz csatlakozás első lépéseként a projekt keretein belül megpróbálnak létrehozni ilyen kapcsolatot. Domokos Péter a négyéves ciklus ütemezéséről elmondta, hogy a program első éve a felkészülésről, a szükséges laboratóriumok kialakításáról szól, a kísérletek a második évben, azaz ben kezdődnek, a harmadik évet pedig a szakemberek által megalkotott eszközpark alkalmazására szánják.
A fejlesztések gyakorlati megvalósítására a program záró szakaszában kerülhet sor. A négyéves projekten 17 kutatócsoport dolgozik majd, minimum 80 kutatóval, és összesen 38 feladatot állítottak maguk elé. A magyarországi kutatók egyetértenek abban, hogy annak ellenére is fontos a program megvalósítása, hogy az Amerikai Egyesült Államokban vagy Kínában már jóval korábban megkezdődtek a kutatások a témában. A Nemzeti Kvantumtechnológiai Program hatására természetesen nem válunk kvantumnagyhatalommá, ám ahhoz, hogy fel tudjunk készülni erre a korszakra, nekünk is komoly energiákat kell fordítani rá.
Holnaptól borul a fél világ? Mit jelent a kvantumfölény, mire számíthatunk ezután?
Pálinkás József az alakuló ülésen — még a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal elnökeként — egyebek között úgy fogalmazott, hogy egyrészt alkalmazkodnunk kell a világtrendekhez, másrészt azokat a területeket érdemes kiemelten támogatni, ahol megvan az a kritikus tömeg, amely a siker esélyét növeli. Véleménye szerint hazánkban ez a kritikus tömeg létezik. Az Európai Bizottság is hangsúlyos szerepet szán a területnek, ezért célzott programokat indítottak, egy tíz éven keresztül 1 milliárd eurós alapból gazdálkodó program keretein belül.
Ebben meghatározták a kvantumtechnológiák négy pillérét, és az azokhoz kötött elvárásokat, ig bezárólag. Nemcsics Ákos kitért arra is, hogy már Magyarország is komoly eredményeket tud felmutatni ezen a területen.
Kvantum programozási nyelvek
Bíró László Péter és Tapasztó Levente csoportja az MTA Energiatudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézetében grafénkutatással foglalkozik, mely lehetőséget teremt a szilícium helyett az úgynevezett szénalapú elektronikának a méretcsökkentés alapját teremti meg.
A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen Imre Sándor professzor és csapata a kvantuminformatika, a kvantumszámítás és a qubites szoftverek területén végez kutatásokat, míg Csurgay Árpád egyetemi tanár és Csaba György docens a Pázmány Péter Katolikus Egyetem Informatikai Karán a nanoáramkör modellezése, a mágneses logikai áramkörök és a mágneses sejtautomaták tárgykörében értek el sikereket.
Az Óbudai Egyetem oktatója ugyanakkor megjegyezte, a folyamatos kutatások ellenére a szakemberek egyelőre nem túl optimisták a közeljövőben való megvalósítást illetően. A technológia első működő alkalmazásai olyan speciális funkciók segédelemeiként jelentek meg, mint a bonyolult matematikai problémák megoldása, a kvantumrendszerek modellezése vagy a strukturálatlan rendszerekben végzett keresés.
