Mitä kvanttitietokoneet ovat?

Mitä kvanttitietokoneet ovat?

Vastaus

Jotta joku voisi edes jollakin tavalla selittää, mikä on kvanttitietokone, hänellä täytyisi olla fysiikan tai matematiikan korkeakoulututkinto.  Jotta sitten hänen selityksensä voisi toinen ihminen ymmärtää edes ylimalkaisesti, tälläkin täytyisi olla fysiikan tai matematiikan vastaava tutkinto. Siksi en mene kovin syvällisesti aiheeseen. Kvanttitietokoneiden toimintatapa esitetään täsmällisesti ja
kohtuullisen ymmärrettävästi esityksessä (tosin englanniksi):
https://www.youtube.com/watch?v=vykoKInjuPY

Tutkijat ovat vuosia kiistelleet, onko kvanttitietokone jo rakennettu. Kanadalainen tietokoneyhtiö D-Wave näyttäisi olevan pisimmällä kehitystyössä. Ainakin yhtiö väittää tehneensä uudenlaisen koneen, kvanttitietokoneen.

Kvanttitietokone laskee asioita hyödyntäen kvanttimekaniikan ilmiöitä, muokkaamalla toisiinsa lomittuneiden hiukkasten (eli kubittien) kvanttitiloja. Laitteen keskusyksikkö vaatii äärimmäisen kylmän tilan ja täysin häiriöttömän ympäristön. 

Perinteinen tietokone laskee biteillä. Jokainen bitti sisältää joko ykkösen tai nollan, ja laskutoimitukset kone suorittaa bittien arvoja muuttamalla.   Kvanttitietokone laskee myös ykkösillä ja nollilla, mutta käyttää laskutoimituksissa kubitteja.  Kubitti voi sisältää ykkösen ja nollan superposition, jolloin se on samanaikaisesti sekä ykkönen että nolla. Superpositioiden lukumäärä kasvaa eksponentiaalisesti kubittien lukumäärän kasvaessa, toisin kuin perinteisissä tietokoneissa, joissa muistitila kasvaa vain lineaarisesti suhteessa bittien lukumäärään. Kvanttitietokoneessa yksi operaatio vaikuttaa samanaikaisesti kaikkien superpositioiden tiloihin, minkä ansiosta kvanttitietokone pystyy tekemään useita laskutoimituksia rinnakkain. Siksi se kykenee ratkaisemaan tietynlaisia – mutta vain tietynlaisia - tehtäviä suunnattomasti nopeammin kuin perinteinen tietokone. 

Tiedetoimittaja Timo Paukku käyttää Helsingin Sanomien artikkelissa 15.3.2014 (Kvanttitietokone ja mustan aukon mysteeri – 11 kiistaa, joista tiedepiirit käyvät nyt kuumana) seuraavaa kuvausta koneen toiminnan havainnollistamiseksi:

”Kuvittele, että lähetämme vuoristopoluille kymmeniä oppaita etsimään hyvää reittiä laakson pohjalle, virvoittavien vesien luo.  Oppaat menevät alaspäin ja etsivät reittejä niin pitkään, että laakson pohja ja joki löytyvät.  Reittejä voi löytyä monta mutta lyhin ja nopein on paras. Se on vastaus.  Tämän kvanttitietokone tekee sekunnin murto-osissa.”

Videot: 
Kommentit (0)

Vastauksesi