Квантни рачунари

[Truman]

https://www.b92.net/tehnopolis/vesti.php?yyyy=2019&mm=09&nav_id=1595708
Изгледа да постоје неки помаци и то од стране мог клијента.  Успут, ако неко зна нешто више о томе како функционишу квантни рачунари било би лепо да овде подели с нама. По могућству да није копипејст са неког извора на енглеском.

[mac]

U normalnom računaru imaš sitne tranzistore koji mogu da budu u dva stanja, nazovimo ih 1 i 0. Nema drugih stanja. Osam sitnih stranzistora zajedno može da zabeleži jedan bajt podataka. Ako imaš memoriju od jednog gigabajta onda znači da imaš memoriju sa 2^30 bajtova to jest 8 * 2^30 = 8589934592 sitnih tranzistora. Za razne operacije nad podacima nije toliko bitna memorija koliko veličina registara u CPU procesoru, i šta sve može da se radi s tim registrima. Moderni procesori su 64-bitni, pa kad radiš razne matematičke operacije opseg mogućih vrednosti rezultata je 2^64 različitih vrednosti. CPU dakle radi razne aritmetičke operacije, gde imaš ulazne podatke, jedan ili dva, i posle izvršenja operacije dobiješ izlazni podatak.

Kvantni računari ne rade aritmetičke operacije. Osnovna jedinica nije bit (s mogućim vrednostima 0 i 1), nego kubit, kome se ne zna vrednost, sve dok kubit ne "kolabira". Jednom kad kubit kolabira onda ima vrednost 0 ili 1. Ne mogu prosto da ti objasnim ovo kolabiranje, jer ni sam ne znam načisto. Ali znam sledeće. Jedan kubit sam po sebi ne znači mnogo. Potrebno je da ih imaš mnogo, i da su oni povezani tako da kad kolabiraju oni kolabiraju svi zajedno, i takođe da možeš da ih podesiš da kolabiraju tako da ti daju neki koristan rezultat. Glupo je da koristiš kubite za osnovne aritmetičke operacije, jer to je pomalo kao da bacaš kockice da bi izračunao zbir dva broja. Ali nije glupo da koristiš kubite da bi pronašao dva primarna broja koja pomnožena daju ulazni veliki broj. Tu nikakve proste aritmetičke operacije ne pomažu, nego moraš da isprobaš sve moguće kombinacije, dok ne ubodeš onu pravu. E pa, kvantni računari mogu da ubodu pravu kombinaciju u sekundi, dok normalnom računaru nije dovoljno ni "milijon godina".

[Truman]

Хвала мек, надао сам се одговору од тебе и свезнајућег Мехе!

За стандардне рачунаре знам шта је бит, бајт и остало док су квантни рачунари за мене и даље мистерија. Поготово сад кад си увео појмове "кубит" и "колабирати" ништа ми није јасно. Али капирам да је ово више питање за квантне физичаре него за софтвераше. Успут, да ли се више физичари баве развојем квантних рачунара или компјутерски научници? Како ствари стоје, ти квантни рачунари су више у домену неке научне езотерије него класичног рачунарства.

[Meho Krljic]

To za kolabiranje se tiče talasne funkcije koja opisuje talas i potiče od Hajzenberga a Fon Nojman ju je formalno matematički napisao. Učilo se to jednim malim delom još u osnovnoj školi kad smo bili ali poenta je da se na tom mikro nivou stvari valjaju gledati drugačije nego na makro nivou jer sam čin gledanja zapravo tvori deo nekog događaja koji gledamo. Najpoznatiji primer je Šredingerov mačak koji je u kutiji sa jednakim izgledima da bude živ ili mrtav u bilo kom trenutku. Po klasičnoj mehanici on mora biti živ ili mrtav - i to je logično - ali po kvantnoj mehanici on je sve u isto vreme, dakle jednako živ i mrtav i talasna funkcija ga opisuje kao i jedno i drugo. Tek u trenutku kada otvorimo kutiju, dakle, pogledamo, i unesemo čin gledanja u sistem, talasna funkcija kolabira u jedno od dva moguća stanja. Na "normalnom" mehaničkom nivou on je već bio živ ili mrtav pre otvaranja kutije ali na kvantnom nivou pogled prema njemu ga je učinio živim ili mrtvim. Ovo ima više smisla kada razmišljaš u mikro dimenzijama i shvataš da "gledanje" podrazumeva interakciju odnosno da, najbanalnije rečeno, da bi "video" recimo elektron koji je u nekom atomu, moraš da ga pogodiš fotonom svetlosti a da mu time predaješ i neku energiju koja nepovratno menja stanje u kome je do tog trenutka bio tako da bukvalno posmatranjem menjaš sistem koji posmatraš i dovodiš ga u neko određeno stanje u kome pre tvog pogleda nije bio jer je bio u svim mogućim stanjima odjednom.


E, kod kvantnih kompjutera je poenta da za razliku od bita koji mogu da budu u jedom od dva stanja (0 ili 1), kubiti mogu da budu u svim mogućim stanjima, u datom slučaju i 0 i 1 u isto vreme. Što znači da mali broj kubita može da sadrži ogromnu količinu informacija. Da ne bih ja, sa mojom srednjoškolskom matematikom ovo objašnjavao, evo jedan lep video koji ide korak po korak i dosta dobro obrazlaže stvari:


https://youtu.be/HdSmIUuGf-I

[Truman]

Мехо, за мене си ти геније педагогије! Чуо сам за ту мачку, али нисам имао појма о чему се ради док ми ти ниси објаснио.
Хвала и на линку, погледаћу чим стигнем.
Ево, ја ишчачках неке бесплатне курсеве:
https://www.edx.org/course?search_query=quantum+computers
У наслову једног се спомиње појам квантни интернет. Јесте ли чули за то?

[Truman]

https://youtu.be/HdSmIUuGf-I

Лепо објашњено, али на крају сам се сморио када је рекао да није јасно да ли квантни компјутери дају боље резултате од класичних када је реч о компутацијама.

[Truman]

https://www.dwavesys.com/take-leap
Штета што овај сајт није доступан за Србију...тј. не могу да се региструјем.

[Meho Krljic]

Scientists used IBM's quantum computer to reverse time, possibly breaking a law of physics.

Ehhhh...

[Truman]

Scientists used IBM's quantum computer to reverse time, possibly breaking a law of physics.

Ehhhh...

Главна вредност овог текста је што нам објашњава зашто не можемо да вратимо сломљену чашу у претходно стање. А што се тиче квантних рачунара не делује да ће стварно моћи да врате време уназад.

[Meho Krljic]

Quantum supremacy from Google? Not so fast, says IBM.

[Truman]

Другим речима, могу само да се надам да ће до краја мог живота направити корисне квантне компјутере.

[Meho Krljic]

Al zato evo:

[Truman]

Ако то каже Иванка онда је сигурно тако.

[Truman]

Јуче у разговору спомену један другар како су квантни рачунари опасност за криптоване системе. Типа да би могли да провале која је шифра за покретање нуклеарног наоружања. Форумски стручњаци, шта мислите о томе?

[Meho Krljic]

Pa, da, kriptografija u velikoj meri počiva na poznavanju kapaciteta postojećih računara da obrade ogromne brojeve mogućih kombinacija, pošto se zna kako računari rade: idu jednu po jednu kombinaciju pa dok ne nabodu pravu. A što kod kvantnih raunara nije tako. Ima ovde objašnjenje za nas, obične ljude:


https://www.sjoerdlangkemper.nl/2017/12/06/cryptography-and-quantum-computers/

[Truman]

Занимљив текст, мада мораћу га прочитати још једном да их га разумео. Видим да има и других текстова на ту тему.

[Meho Krljic]

Can Google's New Quantum Computer Hack Bitcoin? 

Nisam siguran da ovaj tekst sasvim razume kvantno računanje ali eto, ljudi se brinu o ovome 

[Truman]

Can Google's New Quantum Computer Hack Bitcoin? 

Nisam siguran da ovaj tekst sasvim razume kvantno računanje ali eto, ljudi se brinu o ovome 

Ја рецимо нисам знао дао су потребни посебни услови у којима се држе ти кубити и да за сада не може више од шездесетак да ради заједно. Тако да неће скоро имати довољан број који може да провали озбиљније шифре, али опет...никад се не зна кад могу да направе пробој.

[Meho Krljic]

  Quantum internet: the next global network is already being laid  

the devices in the quantum internet don't have to be completely quantum in nature, and the network won't require massive quantum machines to handle the communication protocols.
One qubit here and there is all a quantum communication network needs to function. Instead of replacing the current infrastructure of optical fibres, data centres and base stations, the quantum internet will build on top of and make maximum use of the existing, classical internet.

[Meho Krljic]

A ima i ovo:



Searching for Dark Matter With Quantum Computers, One Blip of Light at a Time

[Meho Krljic]

Intel's 'hot' qubits could lead to more advanced quantum computers

[Meho Krljic]

  Major quantum computational breakthrough is shaking up physics and maths

[Meho Krljic]

Scientists Extend Quantum States by 22 Milliseconds. That's an Eternity.

[Meho Krljic]

Honeywell's latest quantum computer claims a new problem solving milestone

[Meho Krljic]

Quantum computer makers like their odds for big progress

[Meho Krljic]

A quantum computer just solved a decades-old problem three million times faster than a classical computer

[Meho Krljic]

The Case Against Quantum Computing

[Truman]

The Case Against Quantum Computing

Odličan tekst. Vidi se da je autor pravi ekspert jer jednostavno objašnjava kompleksnu tematiku. Ali avaj, ako je u pravu nikada nećemo dobiti kvantne kompjutere.

[Meho Krljic]

Google's time crystal discovery is so big, we can't fully comprehend it

[Truman]

Meho, šta ti tvoja moćna intuicija kaže - oće l bit kvantnih računara za naših života?

[Meho Krljic]

Dok ne pogledamo u njihovom smeru, može da bude a može i da ne bude 

[Truman]

šta znači dok ne pogledamo u njihovom smeru? U čijem smeru? Ja lično ne mogu da zamislim postojanje kvantnih računara jer bi to rešilo gomilu problema...ne mogu da zamislim takav kvantni skok u napretku čovečanstva.

[mac]

Prvo, kvanti računari neće rešiti gomilu problema. Rešiće neke probleme, ali mi sebi pravimo probleme u eksponencijalnoj progresiji, i rešenje tih nekih problema neće dovesti do kvantnog skoka u napretku čovečanstva.

Drugo, ljudi koriste pojam "kvantni skok" kao da je ekvivalent onom "džinovskom skoku" iz reči Nila Armstronga. Kvanti skok je zapravo najmanji mogući skok, koji elektron napravi dok je u atomu, pa dobije ili izgubi nešto energije. Voleo bih kada bi ljudi prestali da koriste taj pojam.

Treće, kada je Meho rekao "dok ne pogledamo" pokušao je da na šaljiv način uvede misaoni eksperiment sa Šredingerovom mačkom u svoj odgovor. Njegov iskaz može da se prevede kao "nemam pojma".

[tomat]

Drugo, ljudi koriste pojam "kvantni skok" kao da je ekvivalent onom "džinovskom skoku" iz reči Nila Armstronga. Kvanti skok je zapravo najmanji mogući skok, koji elektron napravi dok je u atomu, pa dobije ili izgubi nešto energije. Voleo bih kada bi ljudi prestali da koriste taj pojam.

mislim da nije poenta u veličini skoka, već u prirodi promene nastale tim 'skokom', jer je ona radikalna (sa jednog energetskog nivoa na drugi) a ne inkrementalna. tako da ljudi mogu da nastave da koriste taj termin

[mac]

Ne bih ja to nazvao radikalnim. Promena je ista kao da si se ti popeo stepenicama na prvi sprat. To radiš svaki dan, celog života, gore-dole, ne samo ti, nego i svi drugi ljudi i elektroni. Sasvim uobičajen fenomen, kvantni skok elektrona u atomu.

Elektron nije promenio svoju prirodu, nego je samo dobio ili izgubio nešto energije. Atom u kome je elektron nije promenio svoju prirodu, jer priroda atoma je u protonima i neutronima, a elektroni dođu i odu.

[tomat]

pa u tome jeste razlika, kada je prvi put opisan kvantni skok smatralo se da je on trenutan. ako su dva sprata energetski nivoi, ja se penjem stepenik po stepenik, a elektron se penje (ili silazi) trenutno. dakle, nagla promena, naspram postepene (bez obzira što je promena uobičajena i što elektroni to rade svaki dan).

e sad, danas postoje merenja koja kažu da taj prelaz nije baš trenutan, ali to ne menja mnogo stvari u pogledu korišćenja termina mimo fizike.

[Truman]

Kada ćitam maca ja kao da čitam veštačku inteligenciju. Hvala mac!

Ipak, mislim da ću i dalje koristiti taj pojam kvantni skok jer mi je sednostavno sviđa.

[Meho Krljic]

China's New Quantum Computer Has 1 Million Times the Power of Google's

A posle kažu komunizam ne valja 

[Truman]

Okle ti to da je u Kini komunizam?
A u tekstu piše da i ovi prave mnogo grešaka. Izlgeda da za moga života neće biti ništa od tih kvatnih kompljutora.

[Meho Krljic]

Pa... partija na vlasti, a i jedina partija u Kini ima "komunistička" u imenu... Meni to dosta za potrebe forumskog posta   


IBM says quantum chip could beat standard chips in two years

[Truman]

Pa... partija na vlasti, a i jedina partija u Kini ima "komunistička" u imenu... Meni to dosta za potrebe forumskog posta   

In my book to se zove diktatura. Izgleda da i iz nje nešto pozitivno može da iziđe.

IBM says quantum chip could beat standard chips in two years

Iz tvoje tastature u božije uši!

[Meho Krljic]

Evo da se Truki poraduje:

Quantum computing nears a quantum leap

[Truman]

- This week, Quantinuum — a new quantum computing company created by the merger of software maker Cambridge Quantum and hardware manufacturer Honeywell Quantum Solutions — announced the world's first commercial product created solely by a quantum computer: a powerful encryption key generator.

Ta dobro, i ovo je nešto za početak. Videćemo (ili nećemo) za 30-ak godina koje su granice razvoja kvantnih računara.

[Meho Krljic]

Major Breakthrough As Quantum Computing in Silicon Hits 99% Accuracy

[Truman]

Da se mac ne uvredi, ali ovo liči na kvantni skok!

E sad, skromne intelektualne mogućnosti ne dopuštaju mi da razumem koliko je još potrebno da se ova preciznost pretoči i u rezultate u konkretnom svetu ali to će mi mac i meho već bolje objasniti.

[Meho Krljic]

Pa, mac je inženjer, mislim da je on DALEKO pozvaniji od mene da priča o ovome, bez obzira što nije kvantni, jelte, fizičar.

[Truman]

Pa, mac je inženjer, mislim da je on DALEKO pozvaniji od mene da priča o ovome, bez obzira što nije kvantni, jelte, fizičar.

Da, ali ti imaš širu viziju i dublje uvide ako smem da budem subjektivan!
To me podseti na raspravu na Quori koju sam nedavno čitao - pitanje je bio ko je pametniji, Ajnštajn ili Von Nojman. Generalan stav je da je ovaj drugi imao jači procesor u mozgu ali je ovaj prvi imao viziju i veću dubinu.

[Meho Krljic]

Nisam siguran da bih smeo da kažem da imam išta veće (ili dublje) od maca, već samo da imam više slobodnog vrtemena pa češće prdim po Sagiti.

S moje strane, evo linka do rasprave na Slešdotu o ovoj vesti pa tu ima zanimljivih mišljenja:


https://hardware.slashdot.org/story/22/01/20/2321242/major-breakthrough-as-quantum-computing-in-silicon-hits-99-accuracy

[Truman]

Opao mi je elan nakon što sam bacio pogled na raspravu. Izgleda da je ovaj nivo 99.87% preciznosti zapravo nedovoljan u kompjuterskoj nauci.

[Truman]

To za kolabiranje se tiče talasne funkcije koja opisuje talas i potiče od Hajzenberga a Fon Nojman ju je formalno matematički napisao. Učilo se to jednim malim delom još u osnovnoj školi kad smo bili ali poenta je da se na tom mikro nivou stvari valjaju gledati drugačije nego na makro nivou jer sam čin gledanja zapravo tvori deo nekog događaja koji gledamo. Najpoznatiji primer je Šredingerov mačak koji je u kutiji sa jednakim izgledima da bude živ ili mrtav u bilo kom trenutku. Po klasičnoj mehanici on mora biti živ ili mrtav - i to je logično - ali po kvantnoj mehanici on je sve u isto vreme, dakle jednako živ i mrtav i talasna funkcija ga opisuje kao i jedno i drugo. Tek u trenutku kada otvorimo kutiju, dakle, pogledamo, i unesemo čin gledanja u sistem, talasna funkcija kolabira u jedno od dva moguća stanja. Na "normalnom" mehaničkom nivou on je već bio živ ili mrtav pre otvaranja kutije ali na kvantnom nivou pogled prema njemu ga je učinio živim ili mrtvim. Ovo ima više smisla kada razmišljaš u mikro dimenzijama i shvataš da "gledanje" podrazumeva interakciju odnosno da, najbanalnije rečeno, da bi "video" recimo elektron koji je u nekom atomu, moraš da ga pogodiš fotonom svetlosti a da mu time predaješ i neku energiju koja nepovratno menja stanje u kome je do tog trenutka bio tako da bukvalno posmatranjem menjaš sistem koji posmatraš i dovodiš ga u neko određeno stanje u kome pre tvog pogleda nije bio jer je bio u svim mogućim stanjima odjednom.

Opet pročitah ovaj post jer sma izgleda prošli put propustio ovo podebljano. Iskreno, gledao sam neke videe na tu temu ali nigde nisam našao ovako logično i jednostavno objašnjenje.