Revija Joker - Nasledniki enic in ničel

ČLANKI
stranka » članki » vedež » Nasledniki enic in ničel

Novi biti 
Vendar ne smemo zaključiti, da so kvantno-fizikalni pojavi samo nadloga. Veš, kje vse nam že dolga leta pomagajo? Dolgujejo jim atomske ure, ki so osnova za globalno navigacijo. Laserji za branje plošč­kov in optične povezave. Magnetno-resonančno slikanje, ki odkriva telesne okvare, preden jih zaznamo drugače. Pa elektronski in tunelski mikroskopi, ki so osnova preiskovanja materialov. Za vse to se imamo zahvaliti kvantni fiziki. Ni vrag, da ne bi teh principov znali uporabiti v računalništvu! Leta 1981 je sloviti ameriški fizik Richard Feynman zatrdil, da klasični digitalni računalniki nikoli ne bodo zmogli v celoti simulirati kvantnih pojavov, in predlagal idejo kvantnega računalnika, ki bi bil tega zmožen. Štiri leta pozneje je David Deutsch z Univerze v Oxfordu zastavil prvi teoretični opis univerzalnega kvantnega računalnika in zakoličil področje, ki si vse od tedaj silno prizadeva tak­šen stroj dejansko sestaviti. 

David Deutsch je sestavil prvi kvantni algoritem in zasnoval logična vrata, ki bi ga poganjala. Zanimal ga je tudi razvoj sveta in zakonov narave širše, o čemer je spisal dve poljudnoznanstveni knjigi.

Kvantna informacijska teorija sloni na zapisu podat­kov s kvantnimi biti ali kubiti (qubit). Ti se od klasičnih bitov ločijo po tem, da lahko poleg diskretnih vrednosti nič in ena zavzamejo kvantno superpozicijo teh dveh stanj, kar neposredno odraža obna­ša­nje zelo majhnih delcev, kot lahko prebereš na prejšnji strani. Tega ne gre razumeti, da vrednosti nihajo med 0 in 1 ali da so nekje vmes. Kvantno superpozicijo moramo razumeti tako, da je kubit v ne­opa­zo­vanem stanju 0 in 1 *hkrati* (podobno kot ona mač­ka, ki jo vsi zapirajo v škatlo). Ta lastnost s števi­lom kubitov v zaprtem sistemu raste. Par dveh kubitov je v superpoziciji štirih stanj, ki jih lahko zasedeta dva klasična bita – torej 0,0; 0,1; 1,0; in 1,1. Trojica treh kubitov je v superpoziciji osmih stanj in tako dalje: n kubitov je torej v superpoziciji 2n stanj.  
V bistvu moraš razumeti zgolj naslednje: ker je tak kvantni sistem v vseh teh stanjih hkrati, se računske operacije izvajajo nad vsemi temi stanji hkrati, če­mur pravimo kvantni paralelizem. Klasični digitalni raču­nal­nik pa mora operacije izvajati eno za drugo! In ker število možnih stanj raste eksponentno s številom kubitov, na enak način ras­te moč kvantnega abaka. Zaradi tega njihovo zmogljivost zaenkrat ponazarjamo s številom kubitov, ki jih obdelujejo. Na koncu pride še en nadvse važen korak, ki je značilen zgolj za to sorto naprav: meritev. Ta je namreč nepo­v­ratna, saj poruši valovno funkcijo in kubite potis­ne iz superpozicije v diskretne vrednosti, ki jih nato preberemo v klasičnem binarnem zapisu.

Vse možne vrednosti kubita nam grafično ponazori tako klicana Blochova sfera. Če sta vrednosti 0 in 1 vektorja, mora vsak možni seštevek njunih verjetnosti vselej kazati na površino te krogle.

Nasledniki enic in ničel objavljeno: Joker 281
december 2016