DA LI JE BUDUĆNOST KVANTNA?
(MEDIALAB*) Kompanija Google ponudila je pet miliona dolara autorima idejnih rešenja kako upotrebiti kvantne računare u prevazilaženju savremenih problema naše civilizacije.
Ovaj poslovni potez Google je povukao u saradnji sa fondacijama XPRIZE i GESDA (Geneva Science and Diplomacy Anticipator), kroz svojevrsno globalno takmičenje, koje će trajati naredne tri godine.
Google je inače 2019. obelodanio
kvantnu nadmoć (Quantum supremacy): problem koji može da reši superkompjuter za 10.000 godina, kvantni računar je rešio za 3 minuta i 20 sekundi. Međutim, kvantni računari ne mogu da rade stvari koje klasični ili superkompjuteri mogu i zato podjednako raste broj i skeptika i entuzijasta prema kvantnom računarstvu.
Kvantno računarstvo nije nova ideja, poznata je od 1980-ih kada je fizičar Ričard Fajnman predložio upotrebu kvantnih računara. Kvantna mehanika prkosi svim našem intuitivnom shvatanju o tome kako fizički svet funkcioniše. To je svet verovatnoća, a ne jasnih uzroka i posledica.
Velika brzina proračuna postiže se kontrolisanjem kvantnih čestica koje se pune podacima i tako formiraju kubite. Zbog fenomena “kvantne superpozicije”, kubiti operišu sa više paralelnih rešenja. Klasični računari koriste binarni niz u obradi podataka, gde je svaki deo podatka ili 0 ili 1. Radi lakšeg razumevanja dobar je primer ishod nakon bacanja novčića: kod klasičnih kompjutera ishod može biti ili pismo ili glava, a kod kvantnih se novčić neprestano okreće pa se dobiju svi mogući rezultati: i pismo i glava i sve ono između ta dva ishoda.
Trenutno se upotreba kvantnih računara vidi u kriptografiji i povećanju sigurnosti komunikacije; simulaciji – modeliranje kvantnih sistema kao što su hemijske reakcije, ispitivanje materijala i finansijskih tržišta; optimizaciji – rešavanju složenih problema optimizacije u oblastima kao što su logistika i finansije. Da se određena vrsta problema može bolje i mnogo brže rešiti kvantnim računarima nego konvencionalnim metodama pokazao je Berlinski tim predvođen teorijskim fizičarom prof. dr Jensom Ajzertom na „problemu trgovačkog putnika“ koji mora da poseti više gradova, a zatim se vrati u svoj rodni grad. Ali, koji je optimalni put? Iako je ovaj problem lako razumeti, on postaje sve složeniji, jer kako se broj gradova povećava i vreme izračunavanja eskalira. Problem trgovačkog putnika predstavlja grupu problema optimizacije koji su od ogromnog ekonomskog značaja, bilo da se radi o železničkoj mreži, logistici ili optimizaciji resursa.
Kvantni računari su skupi, teško ih je izgraditi i još je neizvesno kada će biti dostupni kao što su sada personalni računari (PC); jedan od razloga je što su preosetljivi na spoljašnje uticaje, tzv. kvantne dekoherencije. Do sada je njihov razvoj bio koncentrisan u nekolicini država i multinacionalnih korporacija, ali se broj zainteresovanih povećava. SpinQ Technology, kineska kompanija, izbacila je na tržište tri kvantna računara od dva i tri kubita koji rade na sobnoj temperaturi, cene su im 9.000$, 43.000$ i 55.000$. Najdalje su otišle kompanije D-Wave i IBM koje su stvorile kvantne računare sa oko 5.000 kubita za potrebe istraživanja, a u kvantno računarstvo su se upustili i Microsoft, Google, Amazon, IonQ, Xanadu, Rigetti Computing, Quantinuum, QCI…
Koliko je opravdan rizik da će društveno najkorisniji slučajevi korišćenja kvantnih račnara biti manje prioritetni u odnosu na aplikacije koje daju komercijalne ili geostrateške prednosti? Još se otkriva kako bi kvantno računarstvo moglo da pomogne u rešavanju ciljeva održivog razvoja koji se odnose na klimu, bezbednost hrane ili zdravlje. Neke od komercijalno unosnijih primena ove tehnologije mogu se preklapati, kao što je istraživanje novih tehnika za razvoj lekova ili osmišljavanje dugotrajnijih baterija.
Pretpostavlja se da će kvantno računarstvo otkriti i druge potencijalne aplikacije korisne za čovečanstvo, a koje su do sada bile zanemarene zbog nedostatka poslovnog interesa.
Tekst: Miodrag Nikolić
Foto: The Digital Artist/Pixabay
*U okviru MEDIALAB serije “Nauka kroz priče” objavljuje seriju tekstova mladih, kreativnih naučnopopularnih autora koji su polaznici škole naučnog novinarstva MEDIALAB koju organizuje Institut za fiziku u okviru inicijative “Nauka kroz priče”