Microsoft o krok bliżej do w pełni funkcjonalnego kwantowego komputera
Podczas konferencji Ignite firma Microsoft ogłosiła dwie rzeczy: do w pełni funkcjonalnego komputera kwantowego nadal jeszcze bardzo daleko. Firma jednak konsekwentnie i zawzięcie dąży do zaoferowania go światu.
Nie ma w tej chwili bardziej prestiżowego celu w dziedzinie całej informatyki co komputery kwantowe. Uważa się, że wraz ze skutecznym opracowaniem takiego urządzenia moc obliczeniowa komputerów dowolnego rodzaju wzrośnie o kilka rzędów wielkości. Komputery kwantowe mają być tym dla nowoczesnych komputerów, czym są superkomputery dla kieszonkowego kalkulatora. Takimi wizjami przynajmniej jesteśmy karmieni.
Sęk w tym, że żadna z firm nadal nie jest w stanie opanować mechanizmów mających zarządzać takim komputerem. Choć wielu próbuje, w tym Google i Microsoft. Podczas konferencji Ignite Microsoft zapowiedział jednak, że wszystko idzie nadspodziewanie dobrze. A jeszcze w tym roku firma zaprezentuje swój język programistyczny do programowania takich komputerów. Będzie on w pełni zintegrowany z Visual Studio wraz z uzupełniającym go symulatorem. Witamy w świecie kwantowego programowania kwantowych algorytmów.
Nic dziwnego, że Microsoft już teraz chce szkolić programistów. Komputery kwantowe działają na zupełnie innej zasadzie.
Komputery kwantowe wykorzystują takie elementy mechaniki kwantowej jak superpozycja i splątanie w celu przeprowadzania obliczeń. Tradycyjne komputery do wyliczeń wykorzystują bity reprezentujące wartość 1 lub 0. Komputery kwantowe wykorzystują kwantowe bity (kubity), które równocześnie mogą reprezentować wartości 1 i 0 (kwantowa superpozycja 1 i 0). To właśnie dzięki tej wielowartości kubitów komputery kwantowe mają oferować nieporównywalnie większą wydajność. Tu jednak wkraczają problemy, jeśli chodzi o ujarzmienie ich mocy.
Tradycyjne komputery są zbudowane z grup tranzystorów – bramek logicznych – łączących grupy bitów w celu wykonania na nich obliczeń. Programiści nie muszą się tym przejmować dzięki wysokopoziomowym językom programowania. Osoby chcące tworzyć programy na komputery kwantowe nie mają takiego ułatwienia.
I w tym miejscu wkracza Microsoft. Jego nowy język programowania – na razie bez nazwy – ma czerpać wiele z C#, Pythona i F#. Programiści nadal będą musieli rozumieć zasadę działania kwantowych bramek logicznych, będą jednak mogli je wykorzystać do pisania funkcji ze zmiennymi, rozwidleniami i innymi typowymi konstruktami. Tak wygląda program Hello World dla komputera kwantowego:
Jak widać, Visual Studio oferuje tu kolorowanie kodu czy debugowanie, a więc podobne ułatwienia co w przypadku pisania za pomocą innych języków programowania. Niestety, nie każdy będzie mógł się tym pobawić. Symulator będzie wymagał 32 GB wolnej pamięci operacyjnej.
Dalej nie wiemy kiedy zobaczymy prawdziwy kwantowy komputer Microsoftu. Lub innej marki. Kwantowy język programowania ma na razie walor edukacyjny.
Największym problemem w jego budowie i obsłudze jest tak zwany kwantowy szum, który wpływa na stany kwantowe i – co za tym idzie – powoduje błędy w obliczeniach. Problem ten jest rozwiązywany poprzez dodawanie kolejnych kubitów do opracowywanego algorytmu, dokładna metoda jest jednak nadal dopracowywana.
Microsoft nawet nie próbuje szacować kiedy taki komputer będzie sprawny i nadający się do pracy. Firma jednak już teraz pracuje nad nowymi metodami szyfrowania danych. W jakim celu? Microsoft stwierdził na konferencji Ignite, że większość algorytmów szyfrujących RSA będzie bardzo łatwych do złamania przez pierwsze sprawne komputery kwantowe. W istocie ma rację, choć… na razie zastosował tu pewne nadużycie. Prototypy Microsoftu to kilkudziesięciokubitowe komputery. Do łamania szyfrów potrzeba nam – mniej więcej – 6000-kubitowego komputera. Którego jesteśmy coraz bliżej, ale to nadal technologia zahaczająca o science-fiction.
