סיקור מקיף

אטומים מרקדים ישמשו כביטים במחשבים קוונטיים

נייצ'ר מדווח על ניסוי שבמסגרתו נכלאו אטומים בין קרני לייזר והחליפו את הספינים שלהם בו זמנית. אילו ניתן יהיה להפריד ביניהם ניתן יהיה להשתמש בשיטה למיחשוב קוונטי

פיסיקאים במכון התקנים האמריקני הצליחו להניע אלפי אטומים הלכודים בין קרני לייזר להחליף ספינים עם שותפיהם בו זמנית. החילוף החוזר ונשנה, דומה לגרסה קוונטית של החלפת בני זוג באולם ריקודים, אך ארך רק 10 מילי שניות, עשוי יום אחד לאפשר איחסון פעולות לוגיות במחשבים קוונטיים, שבאופן תיאורטי יוכלו לפתור במהירות בעיות מסוימות שכיום לוקח למחשבי העל הטובים ביותר שנים, אם בכלל הם מסוגלים לפתור.

בהודעה לעיתונות של מכון התקנים נמסר כי ריקוד האטומים, שעליו דווח בגליון 26 ביולי של כתב העת נייצ'ר מדגים היבטים מתקדמים של שימוש באטומים נייטרליים כביטים קוונטיים (qubits) לצורך איחסון ועיבוד נתונים במחשבים קוונטיים. הודות לתכונות המוזרות של מכניקת הקוונטים, ספר החוקים המשמש את החלקיקים הקטנים של החומר והאור, יוכלו מחשבים קוונטיים לספק כוח עצום ליישומים כגון פיצוח הצפנים המסובכים ביותר של ימינו. אטומים נייטרליים הם בין כתריסר המערכות שכעת בוחנים אותם ברחבי העולם כמועמדים לאחסן קיוביטים; האינטראקציה החלשה שלהם עם הסביבה עשויה לסייע בהפחתת טעויות החישוב.

ניתן יהיה לבצע את המקבילה של חישובים קלאסיים מרובים בו זמנית בעולם הקוונטי" אומר טריי פורטו, חוקר במכון התקנים האמריקני (NIST) שמחקרו מתפרסם בכתב העת נייצ'ר. פורטו ועמיתיו "שכנעו" זוג אטומי רודיום המקוררים לטמפרטורה נמוכה במיוחד, להחליף מקומות ביניהם לסירוגין, תכונה שתוכל לשמש לאיחסון ולעיבוד נתונים במחשבים קוונטיים.
במחשבים של היום, יחידת המידע הקטנה ביותר היא הספרה או הביט (פעם קראנו לזה סיבית), שיכול להכיל רק את אחד משני הערכים – אפס או אחת. ביטים אלה יוצרים את הבסיס למערכת איחסון הנתונים במחשב הדיגיטלי. כאשר משלבים את הביטים לקבוצה של שמונה במחשב אישי טיפוסי, הופכים ביטים אלו לבייט (או בתים). בעולם הקוונטי, במקום רק שתי אפשרויות – אפס או אחת, ניתן להגיע לטווח רחב של אפשרויות". אמר פורטו.

כאמור מדובר בניסוי ראשוני משום שאין טעם בכך שאלפי אטומים ישמשו בו זמנית כקיוביטים, והרעיון הוא שניתן יהיה לשלוט בכל זוג אטומים.

להודעה לעיתונות של מכון התקנים האמריקני

12 תגובות

  1. כמובן שאכן דיברתי על מהירות (כלומר סיבוכיות): לא על "מה" ניתן לחשב אלא על "כמה מהר" ניתן לחשב.
    ל-3 ואחרים: האמונה היא שמחשב קוונטי לא יפתור בעיות NP-שלמות. כלומר האמונה היא שלא יפתור כל בעיה ב-NP אלא רק בעיות מסוימות ב-NP כמו פיקטור ובני משפחתו. ואגב – יש דוגמא יחסית פשוטה שממחישה את היתרון האקספוננציאלי והאלגוריתם נקרא "האלגוריתם של Simon".

    לדניאל – אם היו מגדילים את ההשקעה הכספית בשניים-שלשה סדרי גודל (נניח 50 או 500 מיליארד דולר) האם תוך שנתיים יהיה מחשב קוונטי ענק שמפקטר מספרים גדולים? לדעתי לא, כי עדיין לא נמצא המימוש שהוא מספיק מבטיח, ונבדקים כיוונים רבים ושונים.
    כך שמוקדם להמר כמה זמן זה ייקח.

  2. טל:
    נראה לי שהוויכוח בינך לבין יעקב (9) הוא על טרמינולוגיה.
    אם אני מבין נכון את כוונתו של יעקב – הוא כולל במונח "חישוביות" את הבעיות שבאופן עקרוני, בהינתן מספיק זמן, מחשב יכול לפתור והוא מדגיש את ההבדל בין חישוביות לבין מהירות. אתה כורך את שני המונחים יחד.
    מהותית, אני חושב שאתם מסכימים.

  3. מספר הערות/הארות:
    ל-7: הצפנה קוונטית פותרת חלק ממטרות ההצפנה, ולא את כולן. כמו כן עדיין אין הוכחות בטיחות למיכשור אותו מוכרים, וגם כשיהיו הוכחות בטיחות – הבטיחות כנראה לא תהיה מושלמת כשהמרחק יגדל מעבר לסף כלשהו. לסיכום, ביום שבו מחשב קוונטי יפצח את RSA באופן פראקטי, העולם כבר לא יהיה כפי שהוא כיום. אבל – יום זה הינו עדיין רחוק מאד.
    ל-9: מחשב קוונטי פותר אקספוננציאלית יותר מהר בעיות מסוימות, כך שבהחלט הוא כנראה חזק יותר מבחינה חישובית (כלומר מבחינת כוח החישוב), אלא מה – עדיין לא הוכח ש- RSA קשה על מחשב רגיל, כך שייתכן שיישבר הרבה קודם.

  4. מחשב קוונטי לא חזק יותר מבחינה חישובית ממחשב של ימינו. שניהם בעלי אותו כח חישובי, אלא שבמחשב קוואנטי יש אפשרות לעשות MULTI-CHECKING של אפשרויות (באמצעות סופרפוזיציה), במקום מעבר סדרתי עליהם.

    קפיצת מדרגה פנומנאלית מבחינת מהירות (בעיות של מיליארדי שנים, כל הבעיות הNPC כאשר N גבוה מספיק) יוכלו להפתר בדקות.
    אבל כלל וכלל לא קפיצת מדרגה מבחינת חישוביות. זה בסך הכל עניין של זמן.

  5. ד"ר שוקשוק …………..לא כל כך נכון .

    אל תמעיט בערך עצמך.

    תראה GHOST IN THE SHELL STAND ALONE COMPLEX הסדרה לא הסרט לדוגמא.

    מחשבים לטובתנו ורק יעזרו לנו.

    אבל לעולם אנו נהיה המרכז. (אם גשמית או ווירטואלית)

  6. פיצוח הצפנת RSA הוא כרגע ה-killer application של המחשב הקוונטי אבל הוא איבד הרבה מכח המשיכה שלו כיוון שכבר פותחה הצפנה חסינה למחשב קוונטי, היא ההצפנה הקוונטית שכבר קיימת ומסחרית (יש לינקים בויקיפדיה).
    אם יתברר שמחשב קוונטי פותר בעיות ב-NP תהיה זו מהפיכה של ממש ותוך שנתיים כבר יהיה מחשב קוונטי מסחרי.
    למעשה זו באמת פריצת דרך שתייתר הרבה משרות אנושיות ויקרב את חזונו הקודר של דר. שוקשוק.

  7. לא רחוק היום שניהיה מיותרים – סרח עודף על גבם של המחשבים שתפקידם יהיה לתחזק אותנו ואת חיינו

  8. זה לא בסיס 4 במקום בסיס 2, זה מהותית שונה- מודל מחשב קוונטי חזק יותר ממודל מכונת טיורינג (ז"א לא ניתן להמיר מכונת טיורינג אליו בצורה פולינומיאלית, אבל ממנו ניתן "לייצר" מכונת טיורינג.)
    לא ברור האם יש אלגוריתים של בעית NP שיפתר ע"י מכונה כזו בזמן פולימניאלי, אבל ידוע על אלגוריתים מהיר מספיק לפיצוח RSA ע"י מחשב שכזה.

  9. העיקרון שלהם שונה.

    בסיס 4 QBIT במקום בינארי.

    יקח זמן לפתרון בעיות אבל הרבה פחות זמן 😉

  10. הרבה יותר מהיר 😀

    עוצמות המיחשוב של מחשבים כאלו הן עוצמות שלא קיימות היום.

    זאת תהיה קפיצת מדרגה.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

דילוג לתוכן