בימינו המודרניים, מחשבים סטנדרטיים הם ללא ספק מתקדמים בהשוואה למה שיכולנו לאסוף לפני כמה עשורים. עם זאת, עם כמה המחשבים מהירים ומגוונים כעת, קשה לדמיין משהו שיכול להיות אפילו טוב יותר. הכנס למחשוב קוונטי. תחום מדע זה נועד להשתמש בחוקי היקום כדי להשיג מטרות מדהימות.
אז מה זה בעצם מחשוב קוונטי, וכיצד הוא ישפיע על העולם שלנו בעתיד?
מהו מחשוב קוונטי?
למרות שהדינמיקה של מחשוב קוונטי עדיין נחקרת היום, היא הופיעה במקור בשנות ה-80 על ידי הפיזיקאי פול בניוף. בשלב זה הציע בניוף מודל מחשוב קוונטי של מכונת טיורינג. לאחר מכן, אנשים הבאים עזרו לפתח את התיאוריה והיישום של מחשוב קוונטי, כולל אייזק צ'ואנג וניל גרשנפלד.
ההגדרה של מחשוב קוונטי שונה מעט בהתאם לאתר שבו אתה מבקר. הצורה הבסיסית ביותר שלו היא סוג של מחשוב המסתמך על מכניקת הקוונטים כדי לעבוד. בעוד שמחשבי קוונטים היו פעם רק תיאוריה על הנייר, הם מתעוררים כעת לחיים.
אז, עם איזה סוג של מחשבים קוונטיים אנחנו מתמודדים היום?
מחשוב קוונטי עדיין בפיתוח. זהו תחום מורכב להפליא שפינה את מקומו לדגמי אב טיפוס רבים, כמו המחשב הקוונטי של גוגל Sycamore. ב-2019, גוגל הודיעה שלשקמה לקח דקות לפתור חישוב שייקח למחשב-על 10,000 שנים. אבל מה שונה במחשבים קוונטיים? איך הם יכולים לבצע מעשי ענק כאלה?
היסודות של מחשוב קוונטי
מחשב טיפוסי משתמש ביחידות המכונות ביטים כדי לתפקד. קצת יכול ויהיה אי פעם רק אחד משני ערכים: אפס או אחד. סיביות אלו משמשות לכתיבת קוד בינארי, מרכיב יסוד מוחלט בעולם המחשוב.
מצד שני, משהו המכונה סיבית קוונטית (קווביט) היא היחידה הבסיסית ביותר של מחשבים קוונטיים. ליחידות אלו מחשבים קוונטיים צריכים לאחסן נתונים ולבצע פונקציות. קיוביט יכול לשאת מידע במצב קוונטי והוא יכול להיווצר במספר דרכים, כמו דרך ספין של אלקטרון.
קוויביטים יכולים גם ללבוש כל מספר צורות, כגון פוטון או יון לכוד. אלו הם חלקיקים קטנים לאין שיעור המהווים את הבסיס ליקום שלנו.
לקוביטים יש הרבה פוטנציאל. הם משמשים כיום במחשבים קוונטיים כדי לפתור אלגוריתמים קוונטיים רב מימדיים ולהפעיל מודלים קוונטיים. מה שדי מדהים בקיוביטים הוא שהם יכולים להתקיים במספר מצבים בו זמנית. זה אומר שהם יכולים להיות בו זמנית אפס, אחד או כל דבר שביניהם.
בגלל תכונה זו, קיוביטים יכולים לשקול אפשרויות מרובות בו-זמנית, מה שנותן למחשבים קוונטיים את היכולת לבצע חישובים לפני שמצבו של אובייקט הופך למדיד. זה מאפשר למחשבים קוונטיים לפתור בעיות מורכבות הרבה יותר מהר ממחשבים רגילים.
היתרונות של מחשבי קוונטים
היתרון הגדול ביותר של מחשבים קוונטיים הוא המהירות שבה הם יכולים לבצע חישובים. טכנולוגיה כזו יכולה לספק מהירויות מחשוב שמחשבים מסורתיים לעולם לא יוכלו להשיג. מחשבים קוונטיים גם מסוגלים הרבה יותר לפתור בעיות מורכבות יותר ממחשבים טיפוסיים ויכולים להריץ סימולציות מורכבות ביותר.
היכולת המתקדמת הזו שמכילה מחשבי קוונטים מכונה לפעמים "עליונות קוונטית," שכן יש להם פוטנציאל הרבה מעבר למחשבים, או אפילו מחשבי על מתקדמים, יכול להשיג בשנים או בעשורים הקרובים. אבל מחשבים קוונטיים אינם מושלמים בשום פנים ואופן. למכונות הללו יש כמה חסרונות שעשויים להשפיע על הצלחתן העתידית.
החסרונות של מחשבי קוונטים
מכיוון שמחשבים קוונטיים עדיין בשלב האב-טיפוס שלהם, עדיין צריך להתגבר על בעיות רבות.
ראשית, מחשבים קוונטיים זקוקים לסביבות קיצוניות לתפקד בהן. למעשה, מכונות אלו צריכות להתקיים בטמפרטורות של בסביבות 450 מעלות פרנהייט. זה מקשה על גישה למחשבים קוונטיים על ידי רוב החברות והציבור. נוסף על כך, מחשבים קוונטיים גדולים מאוד בהשוואה לדגמים הסטנדרטיים של היום, בדומה לגודלו של המחשב הראשון. למרות שזה כנראה ישתנה בעתיד, זה יתרום לחוסר הנגישות של טכנולוגיה זו עבור אנשים רגילים בשלבי הפיתוח המוקדמים.
מחשבים קוונטיים גם עדיין מתמודדים עם שיעורי שגיאה פשוט גבוהים מדי. לשילוב מוצלח בתעשיות שונות, עלינו להיות בטוחים שהמכונות הללו מספקות אחוזי הצלחה גבוהים כך שניתן יהיה לסמוך עליהן.
כעת, לאחר שהבנו את היסודות של מחשוב קוונטי ואת היתרונות והחסרונות שלו, בואו ניכנס לאופן שבו ניתן ליישם את הטכנולוגיה הזו בתעשיות שונות.
השימושים של מחשוב קוונטי
מכיוון שהמחשוב הקוונטי עדיין נמצא בשלבי הפיתוח המוקדמים שלו, רעיונות רבים נזרקים על מה שהוא יכול לעשות יום אחד. יש הרבה תפיסות שגויות בחוץ בנוגע למחשבים קוונטיים, אשר נובעות רבות מאי הבנות לגבי הטכנולוגיה. יש אנשים שמציעים שמחשבים קוונטיים ישמשו כדי להיכנס ליקום מקביל או אפילו לדמות מסע בזמן.
אמנם לא ניתן לשלול בדיוק את האפשרויות הללו, אך עלינו להתמקד ביישומים היותר מציאותיים של מחשוב קוונטי שעשויים להיות מושגים במהלך העשורים הבאים. אז בואו ניכנס ליישומים של מחשוב קוונטי.
1. בינה מלאכותית ולמידת מכונה
בינה מלאכותית ולמידת מכונה הן שתי טכנולוגיות נוספות שנראות כמעט עתידניות אך הולכות ומתקדמת ככל שחולפות השנים. ככל שהטכנולוגיות הללו מתפתחות, ייתכן שנצטרך לעבור ממחשבים סטנדרטיים. זה המקום שבו מחשבים קוונטיים יכולים להיכנס, עם הפוטנציאל העצום שלהם לעבד פונקציות ולפתור חישובים במהירות.
2. אבטחת סייבר
ככל שפושעי סייבר הופכים מתוחכמים יותר, הצורך שלנו ברמות גבוהות של אבטחת סייבר עולה. היום, פשעי סייבר שכיח באופן מדאיג, כאשר אלפי אנשים ממוקדים מדי חודש.
באמצעות מחשוב קוונטי, ייתכן שיום אחד נוכל לפתח בקלות רבה יותר פרוטוקולי אבטחת סייבר ברמה גבוהה שיכולים להתמודד אפילו עם ההתקפות המתוחכמות ביותר.
למחשוב קוונטי יש גם פוטנציאל לתת יד בקריפטוגרפיה, במיוחד בתחום המכונה הצפנה קוונטית. זה בוחן את פעולת מינוף מכניקת הקוונטים לבצע פונקציות קריפטוגרפיות.
3. פיתוח תרופות
היכולת של מחשבים קוונטיים לחזות את התוצאות של מצבים יכולה להפוך אותם ליעילים בפיתוח תרופות. מחשב קוונטי עשוי יום אחד לעזור לחזות כיצד מולקולות מסוימות פועלות בתרחישים מסוימים. לדוגמה, מחשב קוונטי יכול לחזות כיצד תרופה תתנהג בתוך גופו של אדם.
רמה גבוהה זו של מחקר יכולה להפוך את תקופת הניסוי והטעייה של פיתוח תרופות לקלה הרבה יותר.
דאגות סביב מחשוב קוונטי
כאשר סוג חדש של טכנולוגיה מתפתח, זה טבעי שאנשים ירגישו קצת חשש. אז, האם מחשוב קוונטי צריך להדאיג אותנו?
דיברו הרבה על אבטחת סייבר סיכונים הנשקפים ממחשבי קוונטים. למרות שמחשבים קוונטיים יכולים לעזור להשיג רמות גבוהות יותר של אבטחה דיגיטלית, דברים יכולים ללכת בדרך אחרת. בעוד האיום הזה הוא היפותטי כרגע, יש סיכוי שהוא יכול להתפתח ל- בעיה בשנים הקרובות, במיוחד כאשר מחשבים קוונטיים הופכים נגישים לרחבה יותר אוּכְלוֹסִיָה. כמה חברות כבר מציעות "VPN חסין קוונטים"שירותים בציפייה.
מכיוון שמחשבים קוונטיים יכולים לפתור בעיות מורכבות ביותר, הפוטנציאל שלהם לפיצוח סיסמאות יעיל יותר ו פענוח נתונים עולה. בעוד שאפילו מחשבי-על נאבקים למצוא מפתחות פענוח גדולים, למחשבים קוונטיים ייתכן יום אחד את היכולת לפענח בקלות נתונים רגישים, מה שיהיו חדשות טובות מאוד עבור שחקנים זדוניים.
מחשוב קוונטי ידחוף אותנו אל העתיד
האפשרויות שמציע מחשוב קוונטי הן לא פחות ממדהימות ויום אחד יהיו ברות השגה. למרות שהמחשוב הקוונטי עדיין בשלביו הראשונים, המשך ההתקדמות בתחום זה עשוי להוביל אותנו להישגים טכנולוגיים עצומים. רק הזמן יגיד עם זה!
