Newsy

Naukowcy opracowali algorytm wykorzystujący moc komputerów kwantowych. Dzięki niemu urządzenia mają szansę na szybsze upowszechnienie się [DEPESZA]

2020-11-18  |  06:00
Wszystkie newsy

Wraz z upowszechnieniem się komputerów kwantowych konieczne będzie wdrożenie nowych systemów obliczeniowych przystosowanych do wykonywania operacji matematycznych w nowym, kwantowym środowisku. Zespół inżynierów z City College of New York poczynił ważny krok na drodze do wykorzystania potencjału tych maszyn – stworzono algorytm zaprojektowany z myślą o wykonywaniu obliczeń kwantowych.

– Fizyka kwantowa jest podstawową teorią przyrody, która prowadzi do powstawania cząsteczek i powstałej wokół nas materii – wskazuje fizyk kwantowy Pouyan Ghaemi, adiunkt na wydziale naukowym City College of New York. – Wiadomo już, że kiedy mamy makroskopową liczbę cząstek kwantowych, takich jak elektrony w metalu, które oddziałują ze sobą, pojawiają się nowe zjawiska, takie jak nadprzewodnictwo.

Sposób funkcjonowania komputerów kwantowych jest zgoła odmienny od działania maszyn opartych na elektronice krzemowej. Klasyczne komputery dokonują obliczeń za pośrednictwem systemu zero-jedynkowego, każdy bit informacji może przechowywać wyłącznie jedną wartość: jeden bądź zero. Komputery kwantowe wyłamują się z tego schematu i przeprowadzają obliczenia oparte na kubitach, zdolnych do przechowywania stanów pośrednich między zerem a jedynką. Taka konstrukcja czyni je urządzeniami o znacznie większym potencjale obliczeniowym niż komputery krzemowe. Aby go wykorzystać, należy sięgnąć po nowy język programowania zdolny do interpretowania kubitowych informacji.

Zespół z City College of New York opisał podstawy działania takiego algorytmu w pracy „Creating and Manipulating a Laughlin-Type ν=1/3 Fractional Quantum Hall State on a Quantum Computer with Linear Depth Circuits”, która zostanie opublikowana w grudniowym magazynie „PRX Quantum” wydawanym przez American Physical Society.

– W ramach naszych badań opracowaliśmy algorytm kwantowy, który można wykorzystać do badania klasy wieloelektronowych układów kwantowych przy użyciu komputerów kwantowych. Nasz algorytm otwiera przestrzeń do wykorzystania nowych urządzeń kwantowych w badaniu problemów, które są dość trudne do zbadania przy użyciu klasycznych komputerów – podkreśla Pouyan Ghaemi.

Nadrzędnym celem wspomnianej pracy badawczej było wypracowanie narzędzi, które umożliwią pracę z dużą liczbą interakcji kwantowych jednocześnie. Tylko algorytmy zdolne do masowego przetwarzania danych zapisanych w kubitach będą mogły wykorzystać pełny potencjał komputerów kwantowych.

– Bezpośrednim efektem naszych badań jest dostarczenie narzędzi do ulepszania kwantowych urządzeń obliczeniowych. Ich bezpośrednie, rzeczywiste zastosowanie pojawi się, gdy komputery kwantowe będą mogły być używane w codziennych zastosowaniach – przekonuje fizyk.

Według analityków z firmy MarketsandMarkets wartość globalnego rynku obliczeń kwantowych w 2019 roku wyniosła 93 mld dol. Przewiduje się, że do 2024 roku wzrośnie do 283 mld dol. przy średniorocznym tempie wzrostu na poziomie blisko 25 proc.

Czytaj także

Więcej ważnych informacji

Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Kosmos

Pandemia opóźniła część projektów kosmicznych, choć nie zahamowała rozwoju branży. Rok 2021 ma przynieść kolejne istotne misje

Choć większość świata zwolniła w 2020 roku w związku z pandemią, przemysł kosmiczny ruszył do przodu. Para astronautów po raz pierwszy wystartowała na orbitę prywatnym statkiem kosmicznym, na Marsa ruszyły trzy oddzielne misje, a setki milionów kilometrów od Ziemi robot przechwycił największą próbkę asteroidy w historii. Jednocześnie wiele firm z sektora kosmicznego boryka się z problemami, zwłaszcza małe i średnie przedsiębiorstwa, które na ogół stanowią większość podmiotów komercyjnych. Tymczasem jakiekolwiek opóźnienia w dostarczaniu materiałów oznaczają albo ogromny wzrost kosztów, albo konieczność rezygnacji z misji.

Medycyna

Można już skorzystać z testów wykrywających COVID-19 w zaledwie pięć minut. Dostępne są także superszybkie i skuteczne testy molekularne

Tylko w Polsce od początku pandemii koronawirusa przeprowadzono blisko 8 mln testów. Początkowo popularnością cieszyły się zwłaszcza testy PCR, które potwierdzają lub wykluczają chorobę COVID-19. Obecnie, podczas drugiej fali, częściej wykonywane są testy na przeciwciała, które pozwalają określić, czy dana osoba przeszła już chorobę. Na rynku pojawiają się kolejne, superszybkie testy, które wykrywają koronawirusa  w ciągu kilku minut, jednak mają mniejszą wiarygodność niż testy PCR. W Polsce można wykonać tzw. ultraekspresy, czyli test molekularny RT-PCR, który wyniki podaje do trzech godzin po badaniu.