Kvantové počítače for dummies aneb proč by tě měl zajímat nový čip od Microsoftu?

I would like to see the baby

Meet Majorana 1, kvantový čip, který před několika dny představil světu Microsoft, a který nás posouvá o krok blíž k postavení plnohodnotného kvantového počítače.

Několik takových čipů už se vyvinout podařilo, Majorana 1 je ale přelomová hned ve dvou věcech - využívá úplně nové skupenství a nabízí cestu k umístění milionu qubitů (aka kousků dat) na jediný malý čip, což se do teď nepovedlo.

Nový stav hmoty just dropped

Dá se říct, že Microsoft vynalezl nové skupenství, které není kapalné, pevné ani plynné. Říká se mu topologické uspořádání a může nastat jenom v rámci kvantové fyziky. The more you know.

Jak kvantové počítače fungují?

K tomu ti možná pomůže vědět, jak fungují ty klasické, které máme všichni doma. Jejich základem je číselná soustava nul a jedniček, jejichž sekvence pak tvoří programy, které počítač pohání. Jedničky a nuly se používají, protože odpovídají dvěma stavům elektrického obvodu - vypnuto a zapnuto aka teď něco dělám a teď zase ne.

Na rozdíl od normálních počítačů, které fungují na základě klasické fyziky, využívají kvantové počítače principy kvantové fyziky (no shit), která už je mnohem zajímavější, a hlavně nabízí mnohem víc možností.

Hlavní rozdíl mezi dvojkovou soustavou normálních počítačů a těch kvantových je hodnota, kterou můžou data mít:

Klasický počítač: Jeden bit (kousek dat) je buď 1 nebo 0.
Kvantový počítač: Jeden qubit (kousek dat) může být 1 a 0 zároveň. Tomu se říká superpozice aka když má jedna věc dva stavy zároveň (same), příkladem je třeba známá Schrödingerova kočka, která je zároveň živá i mrtvá.

Díky tomu jsou kvantové počítače mnohem výkonnější a zvládnou řešit problémy, které ty klasické neumí nebo by jim to trvalo desítky, někdy i desítky tisíc let.

Otázka kyberbezpečnosti

Jedna z jejich výhod (ale taky nevýhod) je, že dokáží pracovat s velkými čísly. Think kvadriliony kvadrilionů, které mají tolik nul, že bys je ani za celý tvůj život nezvládl*a napsat.

Kvantové počítače by teoreticky měly umět takovou hezkou matematickou věc, které se říká ✨faktorizace velkých čísel✨ , což je v podstatě rozložení většího čísla na menší kusy. To není takový problém, když se jedná třeba o číslo 10, kdybychom to ale chtěli provádět například s googolduplexem (yes, to je reálný číslo, podle kterého se btw jmenuje Google), klasický počítač by to nezvládl. Thats where quantum babes come in.

Říkáš si, proč se vůbec bavíme o číslech? Ur not the only one, ale právě tahle velká čísla tvoří základ pro bezpečností kryptosystémy, které šifrují (jinak řečeno zabezpečují) webové prohlížeče (ale i spoustu jiných věcí), abychom mohli v klidu brouzdat po internetu.

Kvantové počítače ale tyhle systémy dokážou rozlousknout, což by pro nás znamenalo nutnost vyvinout zabezpečovací systémy, které fungují na úplně jiných principech.

Tony Stark type shi

Kvantové počítače nejsou nutně lepší než ty klasické, ale jsou myšlené pro trochu jiné počítání, a to jsou velké simulace. Představ si Tonyho Starka, když vymýšlel, jak by se dalo cestovat časem - to je problém, který má neskutečně moc možností a scénářů, což by obyčejný počítač v životě nedokázal vyřešit a i kdyby ano, tak by to trvalo hrozně dlouho.

Představit si to můžeš i na vývoji léčby nebo léčiv - místo toho, aby vědci dlouho zkoumali, co spolu můžou míchat a jaké to bude mít dopady, situaci a její nejrůznější scénáře zvládne nasimulovat kvantový počítač během chvíle.

To samé se dá říct o ekonomických modelech, výrobě nebo řízení dopravy. Cestování časem nás zatím ale nečeká, sorry pookie.

Dočkáme se kvantového počítače někdy?

Sestrojení plně funkčního kvantového počítače je složité a hodně náročné, nicméně Majorana 1 proces hodně posouvá. Podle Microsoftu bychom se funkčního kvantového počítače mohli dočkat už v rámci let a ne dekád, jak bylo doposud odhadováno.