Skammtastökk til betrunar Kjartan Hreinn Njálsson skrifar 18. október 2015 15:00 Google og NASA gera nú tilraunir með skammatölvuna D-WAVE. Þrátt fyrir að vera frumbyggi á norðurslóðum hefur undirritaður aldrei tekið skammdegið í sátt. Það er ónáttúra í möndulhalla Jarðar. Skortur á samhverfu í valsi reikistjörnu og sólstjörnu. Segjum sem svo að höfundur freisti þess að leiðrétta þessa augljósu villu í náttúru alheimsins og eyða breytum sem eru orsökin fyrir öxulhalla reikistjarna svo að allir geti nú notið samhverfunnar. Engu verður breytt úr þessu en mögulega getur hliðarsjálf mitt notið þessa í alheimshermi. Í alheiminum er að finna á bilinu 1078 til 1082 atóm. Þar sem undirrituðum er umhugað um verndun regnskóganna og blygðunarkennd fólksins í umbrotinu þá verða þessar tölur ekki birtar í heild sinni. Núllin eru allmörg. Það þarf verulega reiknigetu til að hrinda verkefninu í framkvæmd. Lausnin felst í furðulegum, skammtafræðilegum eiginleikum frumeinda, rafeinda og fleiri einda sem geta verið í margs konar ástandi hverju sinni. Á meðan venjulegar tölvur nota tvenndarkerfi, 1 eða 0, og agnarsmáa smára sem annaðhvort eru virkir eða óvirkir, til að tákna og merkja gögn þá notar skammtatölvan skammtabita. Eitt bæti í borðtölvunni samanstendur af átta bitum (fjórar mögulegar útfærslur 1 og 0). Skammtabiti getur táknað það sama, og ástand þar sem biti er í hvoru gildi fyrir sig (1, 0 og ?). Þannig þarf skammtatölvan ekki að reikna sig í gegnum allar fjórar útfærslur 1 og 0 í leit að réttu svari eins og borðtölvan. Hún gerir það samstundis. Með auknum fjölda bæta verður veldisvöxtur og viti menn, skammtatölva með 300 skammtabæti gæti framkvæmt fleiri útreikninga á augnabliki en það eru atóm í alheiminum.Flækjustig í öðru veldi Ruglingslegt? Örvæntið ekki. Faðir skammtatölvunnar var kvennabósinn og bongótrommuleikarinn Richard Feynman. Hann var einnig einn áhrifamesti eðlisfræðingur allra tíma, handhafi Nóbelsverðlauna í eðlisfræði og samstarfsmaður Roberts Oppenheimer í Manhattan-verkefninu. Feynman var snillingur en þó samúðarfullur í garð þeirra sem skildu hvorki upp né niður í skammtafræðinni. „Ef þú heldur að þú skiljir skammtafræði, þá skilurðu ekki skammtafræði,“ sagði Feynman. Feynman var sannfærður um að ómögulegt væri að líkja eftir skammtafræðilegum kerfum (náttúrunni) í hefðbundnum tölvum. Hann þróaði því aðferðafræði nýrrar tölvu sem byggir á sjálfum lögmálum náttúrunnar.Viðar Guðmundsson, prófessor í eðlisfræði við Háskóla Íslands.Skammtabestun Í dag, áratugum eftir að Feynman kynnti hugmyndir sínar, hafa stór skref verið tekin í átt að nothæfum skammtatölvum. Viðar Guðmundsson, prófessor í eðlisfræði við Háskóla Íslands, segir skammtatölvuna vera spennandi hugmynd en þó gríðarlega flókna í útfærslu. „Við sjáum í líkanagerðinni að skammtatölvan myndi færa okkur óhemju afl. Við erum líka meðvitaðir um að þetta gerist ekki strax,“ segir Viðar. „Reikningar, sem taka oft nokkrar vikur á fjölmörgum tölvum og þúsundum kjarna, gætu tekið örskotsstundu í skammtatölvu.“ Dagleg tölvunotkun okkar mun taka litlum breytingum með innreið skammtatölvunnar. Frekar mun hún boða byltingu á æðri sviðum tölvunarfræðinnar, þar á meðal í gervigreind. Einnig í þróun lyfja, líkanagerð loftslagsvísindamanna og jafnvel í leitinni að framandi lífi, svo eitthvað sé nefnt. Þetta eru svið sem einkennast af stórkostlegu flækjustigi. Skammtatölvan boðar bestun verkferla á nær öllum sviðum mannlegra athafna.Verkfæri komandi kynslóða Viðar bendir á að áratugir muni líða áður en helstu þröskuldar verða yfirstignir í þróun skammtatölvunnar. Engu að síður hafa miklar framfarir átt sér stað undanfarið. Ástralskir vísindamenn tilkynntu á dögunum að þeim hefði tekist að smíða rökhlið skammtatölvu í silíkonkristal, sem er sama efni og tölvuflögur eru almennt úr. Hingað til hefur þurft fágæt efni til þess. Púsluspil skammtatölvunnar smellur saman, hægt og rólega. Viðar bendir á að enn á eftir að útfæra inn- og útlestur slíkrar tölvu. „Það gæti verið þúsund sinnum erfiðara vandamál,“ segir hann. „En á sama tíma get ég sagt að fólk sem er nær þeim hluta er snýr að vélbúnaðinum segir, kannski í hroka, að þetta séu nú fyrst og fremst verkfræðilegar spurningar, ekki fræðilegar.“ Viðar, sem alla jafna er djúpt sokkinn í útreikninga, á ekki von á að nota skammtatölvu til auðvelda sér verkin í sinni tíð. En það gæti farið svo að nemendur hans við Háskóla Íslands fái tækifæri til þess. „Ég vona það svo sannarlega,“ segir Viðar og hlær. Mest lesið Ólafur Ingi: „Ég er kostuð eiginkona“ Atvinnulíf Einróma niðurstaða að Hörður sé eins og Kristján í Frozen Atvinnulíf Brá sér frá í sauðburð og kvíðinn ferðamaður flúði Neytendur „Reglugerðin tekur gildi hvort sem menn hafa þetta hugrekki eða ekki“ Atvinnulíf Engin endurgreiðsla þrátt fyrir rifbeinsbrot Neytendur Kílómetragjaldið mögulega fórnarlamb stjórnarslita Neytendur Óábyrgt að afskrifa kílómetragjaldið Neytendur Þurfti ekki að sýna fram á að greitt hafi verið fyrir duldar auglýsingar Neytendur Máttu rukka íslenska konu um 1,2 milljónir fyrir dvöl á spítalanum Neytendur Linkedin sektað um tugi milljarða Viðskipti erlent Fleiri fréttir Linkedin sektað um tugi milljarða Samkeppni eykst í Grænlandsflugi Sekta Google um meira en allan pening heimsins Adidas og Ye sættast Bjóða upp á veðmál um leiki barna og styrkja knattspyrnurisa Bein útsending: Hver hlýtur hagfræðiverðlaun sænska seðlabankans? United Airlines hefur flug milli New York og Nuuk Viðskiptavinir gjaldþrota rafmyntakauphallar endurheimta milljarða Samþykktu allt að 45 prósent toll á kínverska rafbíla Samið um lok umfangsmikils verkfalls hafnarverkamanna Sjá meira
Þrátt fyrir að vera frumbyggi á norðurslóðum hefur undirritaður aldrei tekið skammdegið í sátt. Það er ónáttúra í möndulhalla Jarðar. Skortur á samhverfu í valsi reikistjörnu og sólstjörnu. Segjum sem svo að höfundur freisti þess að leiðrétta þessa augljósu villu í náttúru alheimsins og eyða breytum sem eru orsökin fyrir öxulhalla reikistjarna svo að allir geti nú notið samhverfunnar. Engu verður breytt úr þessu en mögulega getur hliðarsjálf mitt notið þessa í alheimshermi. Í alheiminum er að finna á bilinu 1078 til 1082 atóm. Þar sem undirrituðum er umhugað um verndun regnskóganna og blygðunarkennd fólksins í umbrotinu þá verða þessar tölur ekki birtar í heild sinni. Núllin eru allmörg. Það þarf verulega reiknigetu til að hrinda verkefninu í framkvæmd. Lausnin felst í furðulegum, skammtafræðilegum eiginleikum frumeinda, rafeinda og fleiri einda sem geta verið í margs konar ástandi hverju sinni. Á meðan venjulegar tölvur nota tvenndarkerfi, 1 eða 0, og agnarsmáa smára sem annaðhvort eru virkir eða óvirkir, til að tákna og merkja gögn þá notar skammtatölvan skammtabita. Eitt bæti í borðtölvunni samanstendur af átta bitum (fjórar mögulegar útfærslur 1 og 0). Skammtabiti getur táknað það sama, og ástand þar sem biti er í hvoru gildi fyrir sig (1, 0 og ?). Þannig þarf skammtatölvan ekki að reikna sig í gegnum allar fjórar útfærslur 1 og 0 í leit að réttu svari eins og borðtölvan. Hún gerir það samstundis. Með auknum fjölda bæta verður veldisvöxtur og viti menn, skammtatölva með 300 skammtabæti gæti framkvæmt fleiri útreikninga á augnabliki en það eru atóm í alheiminum.Flækjustig í öðru veldi Ruglingslegt? Örvæntið ekki. Faðir skammtatölvunnar var kvennabósinn og bongótrommuleikarinn Richard Feynman. Hann var einnig einn áhrifamesti eðlisfræðingur allra tíma, handhafi Nóbelsverðlauna í eðlisfræði og samstarfsmaður Roberts Oppenheimer í Manhattan-verkefninu. Feynman var snillingur en þó samúðarfullur í garð þeirra sem skildu hvorki upp né niður í skammtafræðinni. „Ef þú heldur að þú skiljir skammtafræði, þá skilurðu ekki skammtafræði,“ sagði Feynman. Feynman var sannfærður um að ómögulegt væri að líkja eftir skammtafræðilegum kerfum (náttúrunni) í hefðbundnum tölvum. Hann þróaði því aðferðafræði nýrrar tölvu sem byggir á sjálfum lögmálum náttúrunnar.Viðar Guðmundsson, prófessor í eðlisfræði við Háskóla Íslands.Skammtabestun Í dag, áratugum eftir að Feynman kynnti hugmyndir sínar, hafa stór skref verið tekin í átt að nothæfum skammtatölvum. Viðar Guðmundsson, prófessor í eðlisfræði við Háskóla Íslands, segir skammtatölvuna vera spennandi hugmynd en þó gríðarlega flókna í útfærslu. „Við sjáum í líkanagerðinni að skammtatölvan myndi færa okkur óhemju afl. Við erum líka meðvitaðir um að þetta gerist ekki strax,“ segir Viðar. „Reikningar, sem taka oft nokkrar vikur á fjölmörgum tölvum og þúsundum kjarna, gætu tekið örskotsstundu í skammtatölvu.“ Dagleg tölvunotkun okkar mun taka litlum breytingum með innreið skammtatölvunnar. Frekar mun hún boða byltingu á æðri sviðum tölvunarfræðinnar, þar á meðal í gervigreind. Einnig í þróun lyfja, líkanagerð loftslagsvísindamanna og jafnvel í leitinni að framandi lífi, svo eitthvað sé nefnt. Þetta eru svið sem einkennast af stórkostlegu flækjustigi. Skammtatölvan boðar bestun verkferla á nær öllum sviðum mannlegra athafna.Verkfæri komandi kynslóða Viðar bendir á að áratugir muni líða áður en helstu þröskuldar verða yfirstignir í þróun skammtatölvunnar. Engu að síður hafa miklar framfarir átt sér stað undanfarið. Ástralskir vísindamenn tilkynntu á dögunum að þeim hefði tekist að smíða rökhlið skammtatölvu í silíkonkristal, sem er sama efni og tölvuflögur eru almennt úr. Hingað til hefur þurft fágæt efni til þess. Púsluspil skammtatölvunnar smellur saman, hægt og rólega. Viðar bendir á að enn á eftir að útfæra inn- og útlestur slíkrar tölvu. „Það gæti verið þúsund sinnum erfiðara vandamál,“ segir hann. „En á sama tíma get ég sagt að fólk sem er nær þeim hluta er snýr að vélbúnaðinum segir, kannski í hroka, að þetta séu nú fyrst og fremst verkfræðilegar spurningar, ekki fræðilegar.“ Viðar, sem alla jafna er djúpt sokkinn í útreikninga, á ekki von á að nota skammtatölvu til auðvelda sér verkin í sinni tíð. En það gæti farið svo að nemendur hans við Háskóla Íslands fái tækifæri til þess. „Ég vona það svo sannarlega,“ segir Viðar og hlær.
Mest lesið Ólafur Ingi: „Ég er kostuð eiginkona“ Atvinnulíf Einróma niðurstaða að Hörður sé eins og Kristján í Frozen Atvinnulíf Brá sér frá í sauðburð og kvíðinn ferðamaður flúði Neytendur „Reglugerðin tekur gildi hvort sem menn hafa þetta hugrekki eða ekki“ Atvinnulíf Engin endurgreiðsla þrátt fyrir rifbeinsbrot Neytendur Kílómetragjaldið mögulega fórnarlamb stjórnarslita Neytendur Óábyrgt að afskrifa kílómetragjaldið Neytendur Þurfti ekki að sýna fram á að greitt hafi verið fyrir duldar auglýsingar Neytendur Máttu rukka íslenska konu um 1,2 milljónir fyrir dvöl á spítalanum Neytendur Linkedin sektað um tugi milljarða Viðskipti erlent Fleiri fréttir Linkedin sektað um tugi milljarða Samkeppni eykst í Grænlandsflugi Sekta Google um meira en allan pening heimsins Adidas og Ye sættast Bjóða upp á veðmál um leiki barna og styrkja knattspyrnurisa Bein útsending: Hver hlýtur hagfræðiverðlaun sænska seðlabankans? United Airlines hefur flug milli New York og Nuuk Viðskiptavinir gjaldþrota rafmyntakauphallar endurheimta milljarða Samþykktu allt að 45 prósent toll á kínverska rafbíla Samið um lok umfangsmikils verkfalls hafnarverkamanna Sjá meira