Michiganská univerzita vyvinula kvantový procesor
25.1.2006, Milan Šurkala, aktualita
Píše se rok 2006 a výrobci procesorů zatím stále vyvíjejí klasické procesory, které mají neustále vyšší výkon. Aby se dal tento výkon dosáhnout, je nutno tranzistory zmenšovat, čímž se rovněž udržuje spotřeba a emitované teplo v přijatelných...
Píše se rok 2006 a výrobci procesorů zatím stále vyvíjejí klasické procesory, které mají neustále vyšší výkon. Aby se dal tento výkon dosáhnout, je nutno tranzistory zmenšovat, čímž se rovněž udržuje spotřeba a emitované teplo v přijatelných mezích. Bohužel zmenšovat nejde donekonečna.
Jisté je, že za nějakou dobu se vývoj bude muset obrátit jiným směrem. A tím budou patrně kvantové počítače. Na Michiganské univerzitě (jedním z vývojářů byl třeba profesor Christopher Monroe) vyvinuli kvantový procesor obsahující jeden iont kadmia. Byl vyroben podobnou mikrolitografickou technologií jako dnešní čipy. Iont uvězněný uvnitř musí být dobře odizolován od okolního prostředí.
Atom levituje v prostoru mezi elektrodami, které jej elektrickými impulzy usměrňují. V Michiganu šli na konstrukci kvantového procesoru trochu jinak. Obvykle se zkouší využít neutrální atom (asi v 99% případů), ale nyní šlo o iont (tedy nabitou částici). Ten je nestálý, potřebuje speciální rádiovou frekvenci, aby zůstal na místě, ale přesto má některé výhody. Pasti, ve kterých jsou ionty uvězněny, mohou obsahovat více iontů, kdežto neutrální atomy mohou být drženy pouze magnetickým polem a je těžší dosáhnout mezi nimi interakce.
Kvantové procesory ovšem nepracují s bity, ale qubity (kvantovými bity). Qubit není omezen na nulu a jedničku, ale může obsahovat nekonečně mnoho hodnot mezi nulou a jedničkou. Ve skutečnosti obsahuje nulu i jedničku zároveň, jde jen o to, co více. Jedná se v podstatě o vektor nuly a jedničky, jehož součet je jedna. Jako příklad, může obsahovat 60% nuly a 40% jedničky. Jak je to možné, se mně neptejte, mým oborem je klasická "křemíková" informatika.
Výhodou je to, že normálních 1024 bitů se dá vyjádřit pouhými deseti qubity. Přítomnost qubitu se zjišťuje speciálním laserem, pokud má frekvenci qubitu, ten emituje laserové světlo do všech směrů. Izotopy kadmia (111 a 113) totiž disponují dost rozdílnými frekvencemi (asi 14,5GHz). "Posvícením" tak snadno zjistíme, zda máme kadmium 111 nebo 113.
Toto je ale rovněž nevýhoda iontů, protože je nutno použít speciální ultrafialový laser, zatímco neutrální atomy využívají levnější laser viditelného světla. Kvantové procesory by měly umět velmi rychle dekódovat šifry, ovšem jak Monroe prohlásil, na Word či prohlížení e-mailu by zatím moc vhodné nebyly. Co nás čeká tak za dvacet let si ale opravdu nedokážu odhadnout.
Zdroj: www.tgdaily.com, www.umich.edu
Jisté je, že za nějakou dobu se vývoj bude muset obrátit jiným směrem. A tím budou patrně kvantové počítače. Na Michiganské univerzitě (jedním z vývojářů byl třeba profesor Christopher Monroe) vyvinuli kvantový procesor obsahující jeden iont kadmia. Byl vyroben podobnou mikrolitografickou technologií jako dnešní čipy. Iont uvězněný uvnitř musí být dobře odizolován od okolního prostředí.
Atom levituje v prostoru mezi elektrodami, které jej elektrickými impulzy usměrňují. V Michiganu šli na konstrukci kvantového procesoru trochu jinak. Obvykle se zkouší využít neutrální atom (asi v 99% případů), ale nyní šlo o iont (tedy nabitou částici). Ten je nestálý, potřebuje speciální rádiovou frekvenci, aby zůstal na místě, ale přesto má některé výhody. Pasti, ve kterých jsou ionty uvězněny, mohou obsahovat více iontů, kdežto neutrální atomy mohou být drženy pouze magnetickým polem a je těžší dosáhnout mezi nimi interakce.
Kvantové procesory ovšem nepracují s bity, ale qubity (kvantovými bity). Qubit není omezen na nulu a jedničku, ale může obsahovat nekonečně mnoho hodnot mezi nulou a jedničkou. Ve skutečnosti obsahuje nulu i jedničku zároveň, jde jen o to, co více. Jedná se v podstatě o vektor nuly a jedničky, jehož součet je jedna. Jako příklad, může obsahovat 60% nuly a 40% jedničky. Jak je to možné, se mně neptejte, mým oborem je klasická "křemíková" informatika.
Výhodou je to, že normálních 1024 bitů se dá vyjádřit pouhými deseti qubity. Přítomnost qubitu se zjišťuje speciálním laserem, pokud má frekvenci qubitu, ten emituje laserové světlo do všech směrů. Izotopy kadmia (111 a 113) totiž disponují dost rozdílnými frekvencemi (asi 14,5GHz). "Posvícením" tak snadno zjistíme, zda máme kadmium 111 nebo 113.
Toto je ale rovněž nevýhoda iontů, protože je nutno použít speciální ultrafialový laser, zatímco neutrální atomy využívají levnější laser viditelného světla. Kvantové procesory by měly umět velmi rychle dekódovat šifry, ovšem jak Monroe prohlásil, na Word či prohlížení e-mailu by zatím moc vhodné nebyly. Co nás čeká tak za dvacet let si ale opravdu nedokážu odhadnout.
Zdroj: www.tgdaily.com, www.umich.edu
