D-Wave

Saznajte više o oblasti kojom se trenutno bave najbolji naučnici sveta: kvantnim računarima.

Princip rada kvantnog računara

Prema kvantnoj mehanici, atomi ili elektroni mogu se naći na dva mesta u isto vreme ili mogu postojati u dva stanja u isto vreme. Iskoristivši i osobinu elektrona da se oko svoje ose mogu vrteti u dva suprotna smera (spin), naučnici su ove osnove kvantne mehanike „ubacili” u računarsku tehniku i dobili jednu proširenu binarnu logiku. Ako označimo moguće vrednosti spina sa 0 i 1, dobijaju se kvantni bitovi ili „kjubiti” (engl. qubits) – i binarna logika je tu. Ipak, logika je proširena, jer se u isto vreme barata sa po dve vrednosti.

Ako celoj priči dodamo još 20 elektrona, koji se zovu kvantne tačke (engl. quantum dots) i koji vezuju elektrone - kvantne bitove, dobijamo 20 elemenata ekvivalentnih tranzistorima u klasičnim kolima. Jedan „kvantni tranzistor” može imati četiri kombinacije kvantnih bitova. Snaga kola, dakle, raste eksponencijalno: sa dva vezana elektrona manipuliše se sa četiri vrednosti, sa tri elektrona - osam, a sa 40 već bismo imali trilion istovremenih vrednosti za manipulaciju... Ako uzmemo u obzir i dimenzije - na površinu zrnca peska stalo bi oko 5000 tranzistora.

 

Interakcijom između dve ili više kvantnih tačaka možemo dobiti aritmetičke operacije. Ali, pošto je elektron nosilac dve informacije (0 i 1 istovremeno), mi prilikom sabiranja interakcijom dva elektrona istovremeno dobijamo četiri moguća zbira (0+0, 0+1, 1+0 i 1+1). Kasnije se od ova četiri rezultata odabira pravi.

Prvi kvantni računari

Prvi modeli kvantnog računara kod koga se podaci dobijaju brzinom svetlosti napravljen je na Univerzitetu u Ročesteru (Njujork, SAD). On se zasniva na teoriji kvantnih kompjutera uz dodatak optičkih elemenata.

Iako je za sada razvoj kvantnih računara i dalje u ranoj fazi, pojedini koraci omogućili su proizvodnju dva kvantna računara koji nose naziv D-Wave One i D-Wave Two. Ove računare je proizvela kanadska kompanija D-Wave. D-Wave One je u vlasništvu grupe Lockheed Martin 2011, dok je NASA u saradnji sa Google-om kupila D-Wave Two koji se za sada nalazi u istraživačkom centru Ejms u Kaliforniji.

Kvantne računare pokreće 128-kjubitni procesor. “Normalni” kompjuteri su digitalni i koriste bitove, kako bi prenosili informacije i obavljali zadatke. Poređenja radi, PC koji se nalazi u prosečnom domaćinstvu pokreće 32-bitni ili 64-bitni procesor. “Biti” u modernim računarima mogu biti samo u aktivnom, ili neaktivnom stanju – što se prevodi u jedinice i nule. Kjubiti, s druge strane, funkcioništu drugačije – mogu biti aktivni, neaktivni ili u nekom srednjem stanju. Zato kjubiti mogu da budu na više mesta u isto vreme, što znači da zadatke obavljaju brže i efikasnije.

 

Na primer, zadaci koje normalni komjuteri rade godinama, kvantni računari završe u roku od nekoliko sekundi. Ovaj “super-računar” obavlja zadatke 3.600 puta brže od normalnih kompjutera. D-Wave radi slično kao ljudski mozak, ali bez “ljudskih grešaka”. U avgustu prošle godine, tim istraživača sa Univerziteta Harvard koristio je ovaj računar za rešavanje najvećeg problema savijanja proteina. Proteinsko savijanje je složen sistem koji uključuje aminokiseline u organizmu živih bića.

Da bi prikazao moguću brzinu kvantnog računara, Lov Grover iz Belovih laboratorija je 1996. godine napravio veoma brz algoritam za pretraživanje velikih baza podataka. Nazvan je GSA (Grover Search Algorithm) i da bi našao podatak u bazi od milion elemenata mora da „pretrese” samo 1000 podataka (0,1%), dok najbolji klasični algoritam mora da pročešlja bar 50% od ukupnog broja podataka. Rezultat se dobija praktično trenutno. Ovaj algoritam samo je jedan od mnogih koji koriste prednosti kvantnih kompjutera, ali će za praktičnu primenu morati da sačekaju na kvantni kompjuter koji će imati nekoliko miliona kjubita.

Naučnici se nadaju da će moći da ga koriste za pronalaženje novih lekova, borbu protiv klimatskih promena i bolju robotiku. Google će ga možda koristiti da poboljša reagovanje i razvijanje brzine kod automobila sa “autopilotom” ili dalje razvijanje Google Glass tehnologije. Kako bi se testirale granice kvantnog računara, Google i NASA su otvorili Laboratoriju kvantne veštačke inteligencije.

D-Wave firma trenutno radi na Vesuvius kvantnom računaru koji će pokretani 512-kjubitni procesor.

 

Inspiracija – izvori:

http://www.b92.net/tehnopolis/vesti.php?yyyy=2013&mm=05&nav_id=714442

http://www.sk.rs/2001/12/sknt02.html

Tags: 
Aktuelan: