Eraldaketa digitala mundua inoiz baino azkarrago aldatzen ari da. Aro digitalaren funtsezko kontzeptuak ezagutzea are kritikoagoa izango da lehendik dauden ereduak abiadura eta potentzia harrigarriz eraldatzeko gai den beste teknologia olatu baten etorrerarekin: konputazio kuantikoa.
Artikulu honetan, konputazio tradizionalaren eta konputazio kuantikoaren oinarrizko kontzeptuak alderatzen ditugu, eta eremu ezberdinetan duten aplikazioa aztertzen hasiko gara.
Zer dira propietate kuantikoak?
Historian zehar, gizakiak teknologia garatu du, zientziaren bidez naturaren funtzionamendua ulertu ahala. 1900 eta 1930 artean, oraindik ondo ulertzen ez ziren fenomeno fisiko batzuen azterketak teoria fisiko berri bat sortu zuen: Mekanika Kuantikoa. Teoria honek mundu mikroskopikoaren funtzionamendua deskribatzen eta azaltzen du, molekulen, atomoen eta elektroien habitat naturala.
Fenomeno hauek azaltzeko gai izan ez ezik, errealitate subatomikoak modu guztiz kontra-intuitiboan funtzionatzen duela, ia magikoan, eta mundu mikroskopikoan gertatzen ez diren gertaerak gertatzen direla ulertzea ahalbidetu du. mundu makroskopikoa.
Propietate kuantiko horien artean gainjartze kuantikoa, korapilatze kuantikoa eta telegarraio kuantikoa daude.
- Gainjartze kuantikoa partikula bat aldi berean egoera ezberdinetan nola egon daitekeen deskribatzen du.
- Entanglement kuantikoa deskribatzen du nola bi partikula egoera "nahaspilatu" batera eraman eta, ondoren, ia aldi berean erantzuten duten modu berean, distantzia fisikoa izan arren. Beste era batera esanda, nahi bezain urrun jar daitezke, eta, batekin elkarreraginean, besteak elkarreragin horren aurrean erreakzionatzen du.
- Telegarraio kuantikoa entanglement kuantikoa erabiltzen du informazioa espazioko leku batetik bestera bidaltzeko, espazioan zehar bidaiatu beharrik gabe.
Konputazio kuantikoa izaera subatomikoko propietate kuantiko hauetan oinarritzen da.
Kasu honetan, Mekanika Kuantikoaren bidez mundu mikroskopikoa gaur egun ulertzeak pertsonen bizitza hobetzeko gai diren teknologiak asmatu eta diseinatzeko aukera ematen digu. Fenomeno kuantikoak erabiltzen dituzten teknologia desberdinak daude, eta horietako batzuk, laserrak edo erresonantzia magnetikoko irudiak (MRI, adibidez), mende erdi baino gehiago daramatzate.
Zer da konputazio kuantikoa?
Ordenagailu kuantikoek nola funtzionatzen duten ulertzeko, komeni da lehenik eta behin egunero erabiltzen ditugun ordenagailuek, artikulu honetan konputagailu digitalak edo klasikoak deitzen ditugunak, nola funtzionatzen duten azaltzea. Hauek, tabletak edo telefono mugikorrak bezalako beste gailu elektroniko guztiek bezala, bitak erabiltzen dituzte memoriaren oinarrizko unitate gisa. Horrek esan nahi du programak eta aplikazioak bitan kodetzen direla, hau da, zero eta baten hizkuntza bitar batean.
Gailu horietako edozeinekin elkarreraginean gauden bakoitzean, adibidez, teklatuko tekla bat sakatuz, zero kateak eta batak sortzen, suntsitzen eta/edo aldatzen dira ordenagailuaren barruan.
Galdera interesgarria da, zer dira fisikoki zero eta bat horiek ordenagailuaren barruan? Biten zero eta bat egoerak etengailu gisa jarduten duten transistore izeneko zati mikroskopikoen bidez dabilen korronte elektrikoari dagozkio, edo ez. Korronterik ez dagoenean, transistorea "desaktibatuta" dago eta 0 bit bati dagokio, eta jariatzean, "aktibatuta" dago eta 1 bit bati dagokio.
Forma sinplifikatuagoan, 0 eta 1 bitak zuloei dagozkion bezala da, beraz, zulo huts bat 0 bit bat da eta elektroi batek okupatutako zulo bat 1 bit bat da. Orain, gaur egungo ordenagailuek nola funtzionatzen duten , saia gaitezen ordenagailu kuantikoak nola funtzionatzen duten ulertzen.
Bitetatik qubitetara
Konputazio kuantikoan oinarrizko informazio-unitatea bit edo qubit kuantikoa da. Qubitak, definizioz, bi-mailako sistema kuantikoak dira, bitak bezala, maila baxuan egon daitezkeenak, hau da, 0 gisa definitutako kitzikapen edo energia baxuko egoera bati dagokiona; edo maila altuan, kitzikapen handiagoko egoera bati dagokiona edo 1 gisa definitua.
Hala ere, eta hemen dago konputazio klasikoarekiko oinarrizko aldea, qubitak 0 eta 1 arteko tarteko egoera kopuru infinitu batean ere egon daitezke, hala nola 0 erdia eta 1 erdia, edo 0 eta laurdeneko hiru laurdenetan. de 1. Fenomeno hau gainjartze kuantiko bezala ezagutzen da eta sistema kuantikoetan naturala da.
Algoritmo kuantikoak: konputazio esponentzialki indartsuagoa eta eraginkorragoa
Ordenagailu kuantikoen helburua qubiten propietate kuantiko hauek aprobetxatzea da, sistema kuantiko gisa, superposizioa eta korapilazioa erabiltzen duten algoritmo kuantikoak exekutatu ahal izateko, klasikoek baino askoz prozesatzeko ahalmen handiagoa eskaintzeko.
Garrantzitsua da azpimarratzea benetako paradigma-aldaketa ez dela ordenagailu digital edo klasikoek -gaur egungoek- egiten duten gauza bera egitean, azkarrago baizik, artikulu askok oker esaten duten moduan, algoritmo kuantikoek zenbait eragiketa egiteko aukera ematen dutela baizik. modu guztiz ezberdinean antzeztua; hori askotan eraginkorragoa da -hau da, askoz denbora gutxiagoan edo baliabide konputazional askoz gutxiago erabiliz-.
Ikus dezagun horrek adierazten duenaren adibide konkretu bat. Imajina dezagun San Frantziskon gaudela eta jakin nahi dugula zein den New Yorkera joateko milioi bat aukeraren artean (N=1,000,000). Ibilbide optimoa aurkitzeko ordenagailuak erabili ahal izateko, 1,000,000 aukera digitalizatu behar ditugu, hau da, ordenagailu klasikoaren bit hizkuntzara eta ordenagailu kuantikorako qubitetara itzultzea dakar.
Ordenagailu klasiko batek bide guztiak banan-banan igaro beharko lituzke nahi dena aurkitu arte, ordenagailu kuantiko batek paralelismo kuantiko gisa ezagutzen den prozesu bat aprobetxatzen du, funtsean bide guztiak aldi berean aztertzeko aukera ematen diona. Horrek esan nahi du ordenagailu kuantikoak ordenagailu klasikoak baino askoz azkarrago aurkituko duela bide optimoa, erabilitako baliabideen optimizazioa dela eta.
Konputazio-gaitasunaren desberdintasunak ulertzeko, n qubitekin 2rekin posible izango litzatekeenaren baliokidea egin dezakegu.n bitsak. Esan ohi da 2 ingururekin70 qubit-ek ordenagailu kuantiko batean oinarrizko egoera gehiago izan ditzakezu (karaktere kate ezberdin eta aldi berean gehiago) unibertsoko atomo kopurua baino, hau da, 2 inguru dela kalkulatzen dena.80. Beste adibide bat da kalkulatzen dela 2000 eta 2500 qubit arteko ordenagailu kuantiko batekin gaur egun erabiltzen den kriptografia ia guztia hautsi dezakezula (gako publikoko kriptografia bezala ezagutzen dena).
Kriptografiari dagokionez, erabilerak abantaila ugari ditu informatika kuantikoa. Bi sistema guztiz korapilatuta badaude, horrek esan nahi du elkarren artean erlazionatuta daudela (hau da, bata aldatzen denean, bestea ere aldatzen da) eta hirugarrenek ez dute korrelazio hori partekatzen.
Eramateko
Eraldaketa digitalaren garaian gaude, non sortzen ari diren teknologia desberdinak, hala nola blockchain, adimen artifiziala, droneak, Gauzen Internet, errealitate birtuala, 5G, 3D inprimagailuak, robotak edo ibilgailu autonomoak gero eta presentzia handiagoa dute hainbat esparru eta sektoretan.
Teknologia hauek, garapena bizkortuz eta eragin soziala sortuz giza bizi-kalitatea hobetzeko xedez, paraleloki aurrera doaz gaur egun. Oso gutxitan ikusten ditugu teknologia horietako bi edo gehiagoren konbinazioak ustiatzen dituzten produktuak garatzen dituzten enpresak, hala nola blockchain eta IoT edo droneak eta adimen artifizialeko.
Bateratzera eta, beraz, eragin esponentzial handiagoa sortzen duten arren, garapenaren hasierako faseak eta garatzaileen eta prestakuntza teknikoa duten pertsonen eskasiak esan nahi du konbergentziak oraindik egiteke daudela.
Beren potentzial disruptiboa dela eta, teknologia kuantikoak teknologia berri hauekin guztiekin bat egiteaz gain, ia guztietan eragin handia izatea espero da. Informatika kuantikoa Datuen autentifikazioa, trukea eta biltegiratze segurua mehatxatuko du, eta eragin handiagoa izango du kriptografiak garrantzi handiagoko teknologietan, hala nola, zibersegurtasuna edo blockchain-a.
Utzi erantzun bat