Švedski znanstvenici uspješno simulirali rad kvantnog računala na običnom računalu

Kvantno računalo ubrzo bi moglo postati stvarnost – švedski znanstveni projekt vrijedan milijardu dolara želi realizirati taj cilj u narednih deset godina. Europska unija je također imenovala kvantnu tehnologiju kao jedan od svojih glavnih projekata. Očekuje se da će ova tehnologija postati nemjerljivo važna u simulacijama bioloških, kemijskih i fizikalnih sustava koji su previše složeni čak i za najsnažnije superračunala današnjice.

AUTOR: Interesting Engineering
OBJAVLJENO: 19.09.19 u 11:58
http://bit.ly/32USEmu
Znanstvenici sa Sveučilišta Linköping kreirali su simulaciju kvantnog računanja koja se može koristiti na običnom računalu. Simulacija, rekli su znanstvenici, služi da pokaže na koji će način zapravo raditi kvantno računalo.

Ovaj tim vjeruje da će njihov rad pomoći u napretku polja kvantnog računanja – superračunanja koje koristi kvantno-mehaničke pojave poput superpozicije i zapletenosti u obavljanju računalnih funkcija.

Kvantno računalo ubrzo bi moglo postati stvarnost – švedski znanstveni projekt vrijedan milijardu dolara želi realizirati taj cilj u narednih deset godina. Europska unija je također imenovala kvantnu tehnologiju kao jedan od svojih glavnih projekata.

Očekuje se da će ova tehnologija postati nemjerljivo važna u simulacijama bioloških, kemijskih i fizikalnih sustava koji su previše složeni čak i za najsnažnije superračunala današnjice.

Međutim, još uvijek postoji mnoštvo nepoznanica o načinu rada kvantnih računala. Stoga su profesor Jan-Åke Larsson i njegov student doktorskog studija na smjeru informacijskog kodiranja u sklopu Odsjeka elektrotehnike na Sveučilištu Linköping Niklas Johansson, kreirali simulaciju za koju tvrde da će budućim korisnicima pomoći razumjeti funkcioniranje kvantnog računala i što to kvantno računalo čini daleko snažnijim od klasičnog, piše Interesting Engineering.

"Naši rezultati bi trebali biti vrlo značajni u određivanju načina izrade kvantnih računala", rekao je profesor Larsson u priopćenju za javnost. Rezultati ovog znanstveno-istraživačkog projekta objavljeni su u časopisu Entropy.

"Uspjeli smo pokazati da je glavna razlika u tome što kvantna računala imaju dva stupnja slobode za svaki bit. Simulirajući dodatni stupanj slobode u klasičnom računalu, možemo pokrenuti neke algoritme jednakom brzinom koju bi postigli u kvantnom računalu", objasnio je profesor Larsson.

Svoj simulacijski alat znanstvenici su nazvali Quantum Simulation Logic – QSL. Sustav simulira rad kvantnog računala na običnom klasičnom računalu.

Kako radi ovaj uređaj?

Bit je najmanja jedinica podataka na računalu, a može imati vrijednost samo 1 ili 0 na klasičnom računalu. Međutim, kvantni bit (qubit) obuhvaća sve vrijednosti između 0 i 1. Kvantna računala kao takva stoga ne zahtijevaju obrađivanje velikog broja operacija za svako izračunavanje koje obavljaju.

QSL alat to simulira omogućujući dodatni stupanj slobode za svaki bit koji je dio obrade podataka prilikom izračunavanja.

"Svaki bit ima dva stupnja slobode, što se može usporediti s mehaničkim sustavom u kojem svaki dio ima dva stupnja slobode – položaj i brzinu. U ovom slučaju bavimo se računalnim bitovima, a oni sadrže podatke o rezultatu funcija i fazne bitove – u kojima se nalaze informacije o strukturi funkcije", objašnjava profesor.

Znanstvenici su već koristili QSL za proučavanje nekih kvantnih algoritama te tvrde da su se neki od njih odvijali jednakom brzinom koju bi dostigli i na kvantnom računalu.

"Rezultati pokazuju da veća brzina u kvantnim računalim dolazi zbog njihove sposobnosti skladištenja, obrade i preuzimanja informacija u dodatnom stupnju slobode prenošenja informacija. To nam omogućuje bolje razumijevanje funkcioniranja kvantnih računala, a trebalo bi nam olakšati i gradnju ovakvih računala jer znamo koje je najvažnije svojstvo potrebno da kvantno računalo radi kako bismo željeli", rekao je profesor Larsson.

Ovaj sustav je zaista obećavajući, posebice u kontekstu pomaganja studentima da lakše shvate kako funkcionira kvantno računanje. On se, primjerice, može iskoristiti za razumijevanje kvantne kriptografije i kvantne teleportacije, kao i nekih računalnih algoritama.

Usto, funkcionalna simulacija odličan je alat za sve znanstvenike koji istražuju na koje bi sve načine kvantno računalo moglo promijeniti način na koji računarstvo funkcionira kao znanost.


Prevela: Ružica Ereš