Квантни рачунари¶

Квантно рачунарство је област рачунарства која се бави развојем рачунарске технологије засноване на принципима квантне физике. Подсетимо се, квантна физика је фундаментална грана теоријске физике, која описује појаве на атомском и субатомском нивоу, и то је до сада најпотпунија теорија за опис материје и енергије на нивоу атома и субатомских честица.

Пре него што мало детаљније опишемо квантне рачунаре, на почетку можемо да разрешимо једну заблуду и одговоримо шта квантно рачунарство није. Распрострањено је веровање да квантни рачунари изводе рачунске операције брже од класичних рачунара, а није тешко препознати одакле то веровање долази. Познато је да су смањивањем процесорских компоненти рачунари постали бржи, а ова чињеница може да буде погрешно уопштена у закључак да су онда квантни рачунари још бржи зато што раде са субатомским честицама. У ствари, квантни рачунари не изводе сваку појединачну операцију брже од класичних рачунара. Напротив, свака појединачна операција би вероватно била спорија на квантним рачунарима.

Потенцијална предност квантних рачунара и разлог за интензивно истраживање ове веома перспективне области је то што је за одређену врсту проблема квантним рачунарима потребан много мањи број операција да дођу до резултата него класичним рачунарима. Дакле, побољшање није у убрзавању појединих операција, него у смањивању броја операција потребних да се добије резултат, у проблемима у којима је то могуће.

D-Wave Systems, Inc., CC BY 3.0 <https://creativecommons.org/licenses/by/3.0>, via Wikimedia Commons¶

Идеја је да субатомске честице својим физичким стањем памте одређене информације и тако представљају својеврсну меморију квантних рачунара. У складу са принципима квантне физике, операције које се извршавају на таквим рачунарима су на известан начин неодређене и високо паралелизоване, о чему ћемо више говорити у наставку. Осамдесетих година двадесетог века јасно је препознат потенцијал тог инхерентног паралелизма за решавање проблема у којима он може да се искористи и доведе до решења много брже него класичним приступом. Научници су већ изградили прве функционалне квантне рачунаре, који могу да изврше одређене прорачуне, али до квантног рачунара потпуно употребљивог у пракси биће потребно још много времена и истраживања.

Очекује се да ће квантно рачунарство дати велики допринос у разним областима, као што је криптографија (која укључује финансије, војне, обавештајне и друге послове), прављење лекова, пројектовање ваздухоплова, комуналне услуге (нуклеарна фузија), дизајн полимера, машинско учење, вештачка интелигенција, претраживање великих података, дигитална производња… Потенцијал и предвиђена величина тржишта квантног рачунарства подстакли су неке од најистакнутијих технолошких компанија да почну да се баве овом облашћу. Међу индустријским гигантима који су већ годинама ангажовани у истраживању квантног рачунарства су IBM, Microsoft, Google, Alibaba, Nokia, Intel, Airbus, HP, Toshiba, Mitsubishi, NEC, Lockheed Martin, Biogen, Volkswagen и други.