Ο
ενθουσιασμός των ερευνητών είναι μεταδοτικός: σύντομα θα αποθηκεύουμε,
θα μεταφέρουμε και θα κρυπτογραφούμε πληροφορίες με κβαντικά μέσα! Ποια
είναι τα επιτεύγματα που τους κάνουν να νιώθουν τόσο σίγουροι;
Η πρόσφατη
κινηματογραφική ταινία «Το παιχνίδι της μίμησης» προσφέρει, μεταξύ
πολλών άλλων, ένα μοναδικό déjà vu της ιστορίας των επιστημών.
Συγκεκριμένα, βλέπουμε εκεί το πώς γεννήθηκε από τον Βρετανό Αλαν
Τούρινγκ η Πληροφορική ως λύση στο πρόβλημα της ....
αποκρυπτογράφησης των γερμανικών κωδίκων κατά τον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο. Αλλά τον ίδιο μήνα πρεμιέρας της εν λόγω ταινίας η Ιστορία δείχνει να επαναλαμβάνεται ειρωνικά με τη γέννηση της «Κβαντικής Πληροφορικής», με κύριο κίνητρο αυτή τη φορά την ασφαλή κρυπτογράφηση των πληροφοριών! Μια μεγάλη διαφορά του τότε από το τώρα είναι ότι τη δεκαετία του ’40 ελάχιστοι «μυρίζονταν» το τι κυοφορούνταν στα εργαστήρια των επιστρατευμένων ερευνητών. Αντίθετα, στα χρόνια μας έχουμε τουλάχιστον μία δεκαετία που μιλάμε για «κβαντικούς υπολογιστές» χωρίς ποτέ να τους βλέπουμε να υλοποιούνται. Τι συνέβη λοιπόν τώρα και γιατί είναι σημαντική για το μέλλον μας η γέννηση μιας αλλιώτικης πληροφορικής; Στους υπολογιστές μας το αλφάβητο των πληροφοριών είναι δυαδικά ψηφία (bits), δηλαδή διακόπτες ηλεκτρισμού που είτε είναι ανοιχτοί είτε κλειστοί. Εχουν, δηλαδή, δύο άκρως διακριτές καταστάσεις σε έναν κόσμο άμεσα κατανοητό και αντιληπτό από εμάς, τους ανθρώπους. Σε έναν κβαντικό υπολογιστή όμως οι κβαντικές μονάδες πληροφορίας, τα qubits, λειτουργούν σαν να ζουν σε... παράλληλα σύμπαντα. Δηλαδή, την ίδια στιγμή μπορούν να έχουν και τις δύο τιμές (ανοιχτό/κλειστό, αληθές/ψευδές, ναι/όχι, +/-). Το ποια είναι η μετρήσιμη τιμή τους προκύπτει μόνο όταν δράσουμε πάνω τους (μέτρηση), οπότε λαμβάνουν μία από τις δύο τιμές (κατάσταση υπέρθεσης). Επίσης, μια δεύτερη πολύ σημαντική ιδιότητα των κβάντων είναι η «πεπλεγμένη αλληλεπίδραση» ή διεμπλοκή (entanglement): μπορούμε να τα εξαναγκάσουμε να λειτουργούν ως... φάλαγγα και να παίρνουν τις ίδιες τιμές, μολονότι βρίσκονται χώρια.
αποκρυπτογράφησης των γερμανικών κωδίκων κατά τον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο. Αλλά τον ίδιο μήνα πρεμιέρας της εν λόγω ταινίας η Ιστορία δείχνει να επαναλαμβάνεται ειρωνικά με τη γέννηση της «Κβαντικής Πληροφορικής», με κύριο κίνητρο αυτή τη φορά την ασφαλή κρυπτογράφηση των πληροφοριών! Μια μεγάλη διαφορά του τότε από το τώρα είναι ότι τη δεκαετία του ’40 ελάχιστοι «μυρίζονταν» το τι κυοφορούνταν στα εργαστήρια των επιστρατευμένων ερευνητών. Αντίθετα, στα χρόνια μας έχουμε τουλάχιστον μία δεκαετία που μιλάμε για «κβαντικούς υπολογιστές» χωρίς ποτέ να τους βλέπουμε να υλοποιούνται. Τι συνέβη λοιπόν τώρα και γιατί είναι σημαντική για το μέλλον μας η γέννηση μιας αλλιώτικης πληροφορικής; Στους υπολογιστές μας το αλφάβητο των πληροφοριών είναι δυαδικά ψηφία (bits), δηλαδή διακόπτες ηλεκτρισμού που είτε είναι ανοιχτοί είτε κλειστοί. Εχουν, δηλαδή, δύο άκρως διακριτές καταστάσεις σε έναν κόσμο άμεσα κατανοητό και αντιληπτό από εμάς, τους ανθρώπους. Σε έναν κβαντικό υπολογιστή όμως οι κβαντικές μονάδες πληροφορίας, τα qubits, λειτουργούν σαν να ζουν σε... παράλληλα σύμπαντα. Δηλαδή, την ίδια στιγμή μπορούν να έχουν και τις δύο τιμές (ανοιχτό/κλειστό, αληθές/ψευδές, ναι/όχι, +/-). Το ποια είναι η μετρήσιμη τιμή τους προκύπτει μόνο όταν δράσουμε πάνω τους (μέτρηση), οπότε λαμβάνουν μία από τις δύο τιμές (κατάσταση υπέρθεσης). Επίσης, μια δεύτερη πολύ σημαντική ιδιότητα των κβάντων είναι η «πεπλεγμένη αλληλεπίδραση» ή διεμπλοκή (entanglement): μπορούμε να τα εξαναγκάσουμε να λειτουργούν ως... φάλαγγα και να παίρνουν τις ίδιες τιμές, μολονότι βρίσκονται χώρια.
Οι δύο αυτές περίεργες ιδιότητες των κβάντων αρκούν για να κάνουν μια κολοσσιαία διαφορά στις δυνατότητες υπολογισμών μας. Για παράδειγμα, εκεί που 100 bits μετρούν 100 κομμάτια πληροφορίας ανά στιγμή, τα 100 qubits μετρούν 2 στην 100ή κομμάτια πληροφορίας, πράγμα που ισοδυναμεί περίπου με το 10 ακολουθούμενο από 30 μηδενικά. Αν, δηλαδή, ο τωρινός σας υπολογιστής έχει μνήμη 16 δισ. bits (2 GBytes), φαντασθείτε τι θα μπορούσε να κάνει με 16 δισ. qubits! Αλλά πώς φθάσαμε να συζητούμε την υλοποίηση ενός τέτοιου ονείρου και πού βρισκόμαστε σήμερα;
Κατά τον Αϊνστάιν: «απόκοσμη δράση»
Το πέρασμα από τη θεωρία στην πράξη ξεκίνησε το....
Διαβάστε περισσότερα στο: www.tovima.gr