Επιμέλεια: Γιάννης Μαλλές
Τι είναι πραγματικά οι κβαντικοί υπολογιστές; Όλοι μας τους έχουμε ακουστά, κι όμως ελάχιστοι μπορούν να πουν με βεβαιότητα ότι γνωρίζουν την έννοια αυτή. Εντούτοις, πρόκειται για έναν από τους πιο πολλά υποσχόμενους τομείς της σύγχρονης πληροφορικής (και της τεχνολογίας γενικότερα) και αναμένεται να αλλάξει καθοριστικά την εικόνα που έχουμε μέχρι σήμερα για τους υπολογιστές.
Η ιστορία των κβαντικών υπολογιστών ξεκινά το 1980, με την ιδέα του Αμερικανού φυσικού Πολ Μπένιοφ για ένα κβαντικό μηχανικό μοντέλο της υποθετικής μηχανής Τούρινγκ. Στην πραγματικότητα, όμως, άλλοι καταξιωμένοι επιστήμονες που διέπρεψαν στον τομέα της κβαντικής φυσικής είχαν θέσει τις βάσεις πολύ νωρίτερα. Αναφερόμαστε στον Αϊνστάιν, την Κιουρί και τον Σρέντιγκερ. Αυτοί διαπίστωσαν, με πειραματικό τρόπο, ότι, σε αντίθεση με τα αντικείμενα που παρατηρούμε στον μακρόκοσμο, τα μικροσκοπικά σωματίδια μπορούν να βρίσκονται ταυτόχρονα σε δύο ή και περισσότερες καταστάσεις. Ας φανταστούμε, για παράδειγμα, ένα κέρμα πού είναι ταυτόχρονα και «κορώνα» και «γράμματα»…
Η σημασία της διαπίστωσης αυτής στα πλαίσια της πληροφορικής είναι ότι ένας υπολογιστής που έχει ιδιότητες αντίστοιχες με αυτές των μικροσκοπικών σωματιδίων είναι απλούστατα πανίσχυρος. Όπως γνωρίζουμε, οι «συμβατικοί», ψηφιακοί υπολογιστές έχουν ως στοιχειώδη μονάδα πληροφορίας τα bits. Τα bits παίρνουν τις τιμές 0 ή 1 και οι υπολογιστές εκφράζουν κάθε εντολή με σειρές των δύο αυτών ψηφίων, κάνοντας πράξεις και υπολογισμούς. Ωστόσο, οι δυνατότητες τους περιορίζονται σε μία μόνο πράξη τη φορά. Όσο «γρήγοροι» και αν είναι οι σύγχρονοι υπολογιστές, υπάρχουν σύνθετα προβλήματα τα οποία χρειάζονται μήνες ή ακόμα και χρόνια για να λυθούν.
Τι θα συνέβαινε, όμως, αν τα bit μπορούσαν να πάρουν τις τιμές 0 και 1 ταυτόχρονα; Να είναι, δηλαδή, και «κορόνα» και «γράμματα»; Κάνοντας πράξεις με τα bit αυτά θα είχαμε πολύ περισσότερα αποτελέσματα (για την ακρίβεια ΟΛΑ τα δυνατά αποτελέσματα!). Παρά ταύτα, οι συμβατικοί υπολογιστές δεν είναι ικανοί για κάτι τέτοιο. Ένα νέο είδος υπολογιστών ήταν πλέον απαραίτητο. Αυτοί ακριβώς είναι οι κβαντικοί υπολογιστές: οι υπολογιστές εκείνοι των οποίων τα bits (qubits όπως ονομάζονται επίσημα, από τις λέξεις quantum bit) μπορούν να παίρνουν τις τιμές 0 και 1 ταυτοχρόνως και, με αυτόν τον τρόπο, να κάνουν δεκάδες, εκατοντάδες ή και χιλιάδες πράξεις στον ίδιο χρόνο που ένας συμβατικός υπολογιστής θα έκανε μόνο 1!
Οι δυνατότητες αυτές είναι όχι μόνο συναρπαστικές αλλά και εξαιρετικά χρήσιμες για τον άνθρωπο. Λογιστικά και οικονομικά δεδομένα θα υπολογίζονται ταχύτερα από ποτέ, νέα φάρμακα και θεραπείες θα μπορούν να αναπτυχθούν και να δοκιμαστούν σε χρόνο ρεκόρ, κρυπτογραφημένα μηνύματα που κάποτε χρειάζονταν χρόνια για αποκρυπτογραφηθούν τώρα θα χρειάζονται κλάσματα του δευτερολέπτου, το μποτιλιάρισμα στους δρόμους θα αντιμετωπίζεται επιτυχέστερα με την πιο αποδοτική ρύθμιση των φαναριών, ανάλογα με την κίνηση. Οι πιθανές εφαρμογές είναι ατελείωτες.
Σε ποιο στάδιο βρισκόμαστε, όμως, στο κομμάτι της ανάπτυξης τέτοιων υπολογιστών; Η αλήθεια είναι πως η τεχνολογία αυτή παραμένει σε φάση ερευνών. Παρά τις συνολικές επενδύσεις ύψους $25 δισεκατομμυρίων από χώρες όπως οι ΗΠΑ, ο Καναδάς, η Ρωσία, η Κίνα, η Ιαπωνία, το Ισραήλ, αλλά και η Ευρωπαϊκή Ένωση, καθώς και από ιδιωτικούς «κολοσσούς» (ΙΒΜ, Intel, Amazon, Google), θα χρειαστούν χρόνια προσπαθειών προτού οι κβαντικοί υπολογιστές τεθούν σε ευρεία χρήση και αντικαταστήσουν, τελικά, του Η/Υ που χρησιμοποιούμε σήμερα. Το κυριότερο εμπόδιο που καλούνται να ξεπεράσουν οι επιστήμονες είναι το γεγονός ότι οι κβαντικοί επεξεργαστές, απαραίτητοι για την προσομοίωση των διαφόρων κβαντικών καταστάσεων, πρέπει να διατηρούνται σε θερμοκρασίες που προσεγγίζουν το απόλυτο μηδέν, κάτι που καθιστά την χρήση των υπολογιστών αυτών δύσκολη και τη διάθεση τους στο εμπόριο πρακτικά αδύνατη.
Ωστόσο, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι, όπως τόσες φορές στο παρελθόν, έτσι και τώρα η τεχνολογική ανάπτυξη θα οδηγήσει στην επίλυση και αυτών των προβλημάτων. Οι κβαντικοί υπολογιστές ήρθαν για να μείνουν και να φέρουν τα πάνω κάτω σε όσα ξέραμε για του υπολογιστές μέχρι σήμερα. Το μόνο που χρειάζεται είναι λίγη υπομονή και πολλή σκληρή δουλειά.
Πηγές: blog.public.gr, efsyn.gr, Βικιπαίδεια
