რა არის კვანტური კომპიუტერი და რატომ იბრძვიან სახელმწიფოები მისი შექმნისათვის?

წარმოიდგინეთ კომპიუტერი, რომელსაც შეუძლია წამებში ამოხსნას ისეთი ამოცანები, რასაც დღევანდელი ყველაზე მძლავრი სუპერკომპიუტერები ათასობით ან მილიონობით წელს მოანდომებდნენ. ეს არა სამეცნიერო ფანტასტიკა, არამედ კვანტური რეალობაა.

დღეს მსოფლიო ახალი ტექნოლოგიური რევოლუციის ზღურბლზეა და კვანტური გამოთვლები სწორედ ის "ბუმია", რომელმაც შესაძლოა ჩვენი ყოველდღიურობა, მეცნიერება და გლობალური უსაფრთხოება რადიკალურად შეცვალოს.

იმისათვის, რომ გავიგოთ კვანტური კომპიუტერის არსი, უნდა შევადაროთ ის ჩვენს ყოველდღიურ, კლასიკურ კომპიუტერებს. კლასიკური კომპიუტერები და სამარტფონები ინფორმაციას ამუშავებენ ბიტების საშუალებით, რომლებიც მხოლოდ ორ მდგომარეობაში შეიძლება იყვნენ: 0 ან 1 – ამას კი ბინარული სისტემა ეწოდება. ჩვენს ციფრულ სამყაროში ყველაფერი ბინარულია, ანუ 0-ებისა და 1-ების კომბინაცია.

კვანტური კომპიუტერი კი ეფუძნება არსებითად განსხვავებულ კვანტურ მექანიკას და იყენებს კუბიტებს, რომელთაც აქვთ უნიკალური ფიზიკური თვისებები. პირველი ასეთი თვისებაა სუპერპოზიცია, რომლის მიხედვითაც კუბიტს შეუძლია ერთდროულად იყოს 0-იც, 1-იც და მათი ნებისმიერი კომბინაციაც ან 0-სა და 1-ს შორის არსებული ნებისმიერი რიცხვი, რომელთა რაოდენობა, რეალურად, უსასრულოა. ეს კომპიუტერს საშუალებას აძლევს, ერთდროულად დაამუშაოს უზარმაზარი რაოდენობის ინფორმაცია და პარალელურად განიხილოს ყველა შესაძლო ვარიანტი.

მეორე მნიშვნელოვანი თვისებაა კვანტური გადახლართულობა, რაც იმას ნიშნავს, რომ კუბიტები შეიძლება ისე დაუკავშირდნენ ერთმანეთს, რომ ერთი კუბიტის მდგომარეობის ცვლილებამ მყისიერად შეცვალოს მეორის პოზიცია, მიუხედავად მათ შორის მანძილისა. ეს გამოთვლით პროცესებს წარმოუდგენლად სწრაფს ხდის.

მარტივად რომ ვთქვათ, თუ ლაბირინთიდან გამოსასვლელის პოვნა გინდათ, კლასიკური კომპიუტერი სათითაოდ ცდის თითოეულ გზას, სანამ სწორს არ იპოვის. კვანტური კომპიუტერი კი ერთდროულად შეამოწმებს ყველა შესაძლო გზას და პასუხს მომენტალურად მოგცემთ. სწორედ ამ მეთოდით ხსნის კვანტური კომპიუტერი ამოცანებს და განტოლებებს – ის ყველა შესაძლო ვარიანტს ერთდროულად, პარალელურ რეჟიმში ამოწმებს.

რისი შეცვლა შეუძლია კვანტურ კომპიუტერს? – მეცნიერების შეფასებით, ამ ტექნოლოგიის პოტენციალი უსაზღვროა და ის თითქმის ყველა ინდუსტრიას შეეხება, როგორც ეს ერთ დროს პერსონალურმა კომპიუტერმა შეძლო.

მედიცინასა და ფარმაციაში, სადაც დღეს ახალი წამლის შექმნას და მოლეკულების მოდელირებას წლები სჭირდება, კვანტურ კომპიუტერს შეეძლება უზუსტესად მოახდინოს რთული ქიმიური რეაქციების სიმულაცია, თანაც უმოკლეს ვადებში. ეს დაგვეხმარება კიბოს, ალცჰაიმერისა თუ სხვა დაავადებების სამკურნალო მედიკამენტების სწრაფად შექმნაში.

რაც შეეხება კიბერუსაფრთხოებასა და კრიპტოგრაფიას, კვანტური კომპიუტერები იმდენად მძლავრი მანქანები არიან, რომ მათ მარტივად შეეძლებათ დღეს არსებული ნებისმიერი დაშიფრვის ალგორითმის გატეხვა, მათ შორის საბანკო სისტემებისა და კრიპტოვალუტების. თუმცა, მეორე მხრივ, ის წარმოშობს კვანტური დაშიფრვის ტექნოლოგიას, რომელიც აბსოლუტურად გაუტეხავი იქნება. შესაბამისად, კომპანიებს და პროტოკოლებს სწორედ კვანტურ კიბერუსაფრთხოებაზე მოუწევთ გადასვლა.

გარდა ამისა, ტექნოლოგია დაგვეხმარება კლიმატის ცვლილებებთან ბრძოლაში, რადგან ახალი, ეკოლოგიურად სუფთა მასალების შექმნა, ბატარეების ეფექტურობის გაზრდა და ნახშირბადის შთანთქმის ახალი მეთოდების აღმოჩენა ბევრად მარტივი გახდება მისი დახმარებით.

და ბოლოს, ხელოვნური ინტელექტის კუთხით, კვანტური გამოთვლები მონაცემთა ანალიზსა და მოდელების სწავლებას სრულიად ახალ საფეხურზე აიყვანს. ამ ტექნოლოგიის დახმარებით, ახალი AI-მოდელების შექმნა გაცილებით მარტივი და სწრაფი იქნება, რაც, საბოლოო ჯამში, უკლებლივ ყველა ინდუსტრიაზე იქონიებს გავლენას.

კვანტური კომპიუტერების შექმნისთვის ამჟამად გლობალური რბოლა მიმდინარეობს, რომელშიც ჩართულები არიან როგორც ტექნოლოგიური გიგანტები, ისე სტარტაპები, სამეცნიერო ინსტიტუტები და უნივერსიტეტები.

ტექნოლოგიურ გიგანტებს შორის გამოირჩევა IBM, რომელსაც უკვე აქვს ღრუბლოვანი კვანტური სერვისები და მუდმივად ზრდის თავისი პროცესორების სიმძლავრეს. ასევე, უმნიშვნელოვანესი ნაბიჯი გადადგა Google-მა, როცა 2019 წელს გამოაცხადა კვანტური უპირატესობის მიღწევა, როცა Google-ის კვანტურმა კომპიუტერმა 200 წამში ამოხსნა ისეთი ამოცანა, რომელსაც კლასიკური სუპერკომპიუტერი 10,000 წელს მოანდომებდა. ამ პროცესში ასევე აქტიურად არიან ჩართულები Microsoft და Amazon, რომლებიც კვანტურ ღრუბლოვან პლატფორმებს აქტიურად ავითარებენ.

ცოტა ხნის წინ, აშშ-ის მთავრობამ კვანტური უპირატესობის მოპოვება გეოპოლიტიკურ პრიორიტეტად განსაზღვრა და ამ ინდუსტრიის დასაფინანსებლად $2-მილიარდიანი გრანტიც გამოყო. ვაშინგტონში ფიქრობენ, რომ ქვეყანა, რომელიც პირველი შექმნის კვანტურ ინფრასტრუქტურას, გლობალური ტექნოლოგიური ინდუსტრიის ლიდერი გახდება, სწორედ ამიტომ ამერიკა და ჩინეთი მომდევნო წლებში ამ ტექნოლოგიის განვითარებისათვის მილიარდობით დოლარის ინვესტიციას გაიღებენ.

ექსპერტების შეფასებით, ქვეყანა, რომელიც პირველი შექმნის სრულყოფილ კვანტურ კომპიუტერს, შეძლებს გაშიფროს სხვა ქვეყნების საიდუმლო სამხედრო თუ სადაზვერვო ინფორმაცია. ასევე, მას შეეძლება გატეხოს პლანეტაზე წარმოდგენილი თითქმის ნებისმიერი ციფრული სისტემა, ეს კი პირდაპირი საფრთხეა ეროვნული უსაფრთხოებისთვის.

მეორე მიზეზი ეკონომიკური დომინაციაა. კვანტური ტექნოლოგია მოიტანს ახალ აღმოჩენებს მედიცინაში, ფიზიკაში, ქიმიაში, ენერგეტიკასა და ფინანსებში. ქვეყანა, რომელიც ამ პატენტებსა და ტექნოლოგიებს დაეუფლება, მომავალი ათწლეულების გლობალური ეკონომიკის უპირობო ლიდერი იქნება.

მესამე და არანაკლებ მნიშვნელოვანი მიზეზია ტექნოლოგიური სუვერენიტეტი, ვინაიდან არცერთ ზესახელმწიფოს არ სურს, რომ ასეთ კრიტიკულ ტექნოლოგიაში სხვა ქვეყანაზე იყოს დამოკიდებული. აქ ლოგიკა მარტივია: თუ ჩინეთი შექმნის პირველ სრულყოფილ კვანტურ კომპიუტერს, ის არცერთ სხვა ქვეყანას არ გაუზიარებს ამ ტექნოლოგიას; ანალოგიურად მოიქცევა ამერიკის შეერთებული შტატებიც, რადგან ამ ტიპის ტექნოლოგიას მთელი მსოფლიოს შეცვლა შეუძლია.