Кванттық компьютерлер адамзатқа қалай әсер етпек?

Қандай жаңалық болды?

Қарапайым тілмен: БАҚ көздерінде кванттық компьютерлер туралы шу шықты.

Күрделірек: Google компаниясы D-Wave  кванттық компьютері берілген тапсырманы қарапайым компьютерге қарағанда 100 миллион есе жылдам орындағанын жариялады. Кванттық компьютердің шығарылуын қатерлі ісік емінің ойлап табылуына теңеуге болады. Ғылыми журналист Сергей Немалевич кванттық компьютерлердің қарапайым компьютерлерден қандай ерекшеліктері бар екенін баяндап берді.

 Неге кванттық компьютерлер туралы жиі айтылады?

Қарапайым тілмен: Себебі олар өте тез жұмыс істейді.

Күрделірек: Болашақта кванттық компьютерлер күнделікті қолданысқа енуі әбден мүмкін. Адамзаттың қазіргі сұранысының өзі классикалық компьютерлердің мүмкіндігін артта қалдыруда. Процессорлардың өнімділігінің өсу жылдамдығын түсіндіретін әйгілі Мур заңы бар: микросхемалардың жаңа түрі жыл сайын шығып отырған және ондағы транзисторлар саны әрдайым шамамен екі есеге өсіп отырады  Қазір бұл заң дәл орындалмайды – транзисторлар саны 2,5 жылда екі есеге артады. Солай болғанның өзінде, компьютер процессорларының өнімділігі шексіз өсе алмайды. Сапалы ауысудың қашан қажет болатынын ешкім білмейді, алайда ерте ме кеш пе ол қажет болады. Маңызды есептерді тез шеше алатын квантты компьютерді шығару бір шешім бола алады.

Кванттық компьютер дегеніміз не? Қарапайым компьютерден не айырмашылығы бар?

Қарапайым тілмен: Қарапайым компьютерлерде ақпарат биттарда сақталады, яғни нөл мен бірде, ал кванттық компьютерлерде – кубиттарда. Кубиттар екі қалыпта бір уақытта бола алады: бір мен нөлді бір уақытта сақтай алады. Осыған байланысты теориялық кванттық компьютер жылдамырақ жұмыс жасай алады.

Күрделірек: Атынан-ақ белгілі кванттық компьютер кванттық механиканың феномендерін қолданады. Кванттық механиканың заңымен өмір сүретін микроөмірдегі құбылыстар, біздің қалыпты акроөмірге қарағанда өзге болуы мүмкін. Мысалы, бөлшек суперпозицияда бола алады – бірден екі қалыпта. Ауаға лақтырылған монета бірдей уақытта екі жағынан да көрінетін жағдайды елестетіңіз. Қысқаша айтқанда кубиттің жұмысы да осылай ойластырылған.

Басқа эффект кванттық оралым деп аталады: екі бөлшек өзара байланысып бірдей уақытта ауыса алады.

Нәтижелер бар ма?

Қарапайым тілмен: Айтарлықтай нәтиже жоқ.

Күрделірек: Шынын айтқанда ешқашан нәтиже берген емес деуге болады. Біріншіден: кванттық есептеулер тапсырманың нақты шешімін таппайды. Шешім тапқан күннің өзінде ол ықтимал шешім болады. Дәл анықтау үшін қосымша есептуіш ресурстар қосу керек болады. Екіншіден, түсінікті бір және нөлдермен жұмыс істеудің орнына олардың суперпозицияларымен кездескенде сан түрлі айлаға түсуге керек болады. Кванттық алгоритмдердің ішінде ең танымалдарының бірі – алмастыру тапсырмаларын шешетін Гровер алгоритмі және санды көбейткіштерге жіктейтін Шора алгоритмі.

Сонымен, кванттық компьютерлер бар ма әлде жоқ па?

Қарапайым тілмен: Бар, бірақ олар тым қарапайым.

Күрделірек: Бүкіл есепті шеше алатын кванттық компьютер әзірге жоқ. Қазіргі зерттеулердің көбісі кванттық компьютерлерді құрастырып шығаруға емес, бастапқы технологияларды, яғни кубиттарды ойлап табуға күш жұмсауда. Бірнеше кубиттары бар регистрларға арасында кванттық алгоритмдер жіберіліп тұрады. Мысалы, 143 санын қарапайым көбейткіштерге жіктеу. Түпкілікті мәселелер көп болғандықтан, ондаған кубитттардан тұратын жүйені құрастырудың ешқандай мағынасы жоқ. Ал бірнеше ғана кубиттары бар құрылғылардың қарапайым компьютерлерден айырмашылықтары көп емес. Алайда D-Wave компаниясының құрылғыларын бөлек атап өтуге болады. Олардың 1152 кубиттары бар компьютері үлкен шу туғызған болатын.

  Кванттық компьютерлерді ойлап таба алмай жатыр. Мәселе неде жатыр?

Қарапайым тілмен: Кванттық жүйе өте сезімтал: сәл бірдеңе бола қалса, олар өздерінің кванттық қасиеттерінен айырылып қалады.

Күрделірек: Кванттық жүйенің қоршаған ортамен қатынасы оны қарапайым қалыпқа айналдырып жібереді. Бұл құбылысты декогеренция деп атайды. Ауаға лақтырылған тиынды қайтадан елестетіп көріңіз. Ол бір молекуламен соқтығысқан мезетте бір жағымен кері құлап түседі. Ал егер дәл сондай кубиттер туралы айтатын болсақ, олар өзара байланысқандығымен қоса декогеренциядан сақтап қалу мүлдем оңай шаруа емес. Кванттық жүйені сыртқы ортадан бөлек ұстау инженерлік тұрғыдан өте қиын әрі өте қымбат  дүние.

D-Wave өзгелерді озып кетті ме?

Қарапайым тілмен: Ия, олар өзгелерден алда келе жатыр. Бірақ тек жақсы маркетинг арқасында. Олар өз өнімдерін жақсы сатуда.

Күрделірек: D-Wave Канада компаниясың қызықты тарихы бар. 1999 жылы физик-инженер және джиу-джитсу күресі бойынша әлем чемпионы Джорди Роуз кванттық есептеулер туралы танымал кітапты оқып шығып, бұл идеяға қызығады. Ол кезде квантты компьютерлерді іс жүзінде шығару туралы ешкім ойламаған еді. Алайда Роуз ешқандай технологиясы мен жаңалығы болмаса да компьютердің бірінші нұсқасын шығарып көруге қаражат табады. Кейін әр шығарған компьютерін қара шкафқа салып, сыртын әдемі логотиппен безендіріп әлемнің алпауыт компанияларына сатты. Lockheed Martin және Google сынды компаниялар аталмыш кванттық компьютерлерді ондаған миллион доллар ақшаларын аямай сатып алып жатты. Ғылыми бірлестіктер бұл құрылғыларға сенбесе де, компаниялар «болашақта керек болып қалар» деген ойда болды. Бұл компьютерлерді кванттық деуге сай келетіні не келмейтіні туралы дау әлі күнге дейін жүріп жатыр.

D-Wave құрылғылары қарсыластары шығарып жатқан компьютерлерден қандай айырмашылықтары бар?

Қарапайым тілмен: Олардың ұқсастықтары – оларда кубиттар бар. Басқа ешқандай ұқсастық жоқ. Айырмашылық осында.

Күрделірек: D-Wave  шынымен кванттық әлемнің құбылыстарымен жұмыс істейді. Google зерттеушілері қарапайым компьютерлерден әлдеқайда жылдамырақ жұмыс істеу жолын анықтады.

D-Wave қарапайым компьютерге қарағанда жүз миллион есе жылдам жұмыс істейді деген рас па?

Қарапайым тілмен: Рас. Ұлу көрші бөлмеге сізден жылдамырақ жет алады дегендей рас.

Күрделірек: Негізінде бұл шындық. Басқалай айтқанда D-Wave таршеңберлі есептерді ғана асқан жылдамдықпен шеше алады. Тәжірибелік тұрғыдан қарағанда бұның ешқандай мазмұны жоқ

Сонымен, Google бәрін алдады ма?

Қарапайым тілмен: Жоқ, керісінше өзін алдауға бермеді.

Күрделірек: Алдаған кім десеңіз бұл журналистер. Олар ғылыми-технологиялық революцияны жариялауға тым асығыс болды. Ал Google өз кезегінде сатып алған құрылғысын тексеріп көру керек еді. Сонымен, D-Wave компьютерінде қазіргі таңдағы кванттық алгоритмдер жұмыс істей алмайды. Болашақта кванттық әлемдегі үлкен жаңалықтар бұл канадалық компаниядан емес қуатты академиялық лабораториялардан келетіні сөзсіз.

Айгүл ШЕРНИЯЗОВА

Қысқа да нұсқа. Жазылыңыз telegram - ға