Ordenagailu kuantikoak XXI. mendeko ordenagailuen hastapenak

Azkune Galparsoro, Gorka

Ikertzailea eta irakaslea

Euskal Herriko Unibertsitateko Informatika Fakultatea

Askotan mekanika kuantikoa teoria zail eta abstraktua dela esan izan dute: giza ulermenetik oso urrun dagoela, logikaren eraikuntza hausten duela… eta ezin bada guk aurkakorik esan. Baina, hala ere, zailtasun guztien gainetik, kuantikak erakutsi digu bere ondorioak teknologiara aplika daitezkeela, eta gauza pentsaezinak errealitatean existi daitezkeela. Fisika kuantikoaren oinarriak Schrödingerren katua Shor-en algoritmoa eta akoplamendu kuantikoa Konputazio kuantikoaren historia

Ordenagailu kuantikoek aldatu egin dute bit kontzeptua. Izan ere, qubitek 0 eta 1 balioak izango dituzte, baina bi balioak batera ere bai.

Ospitaleetako erresonantzia magnetikoak, supereroaleak, erdieroaleak, laserra, Bose-Einstein kondentsatua… guztiak kuantikaren ondorio dira. Gu, ordea, beste aplikazio batean zentratuko gara: ordenagailu kuantikoak. Gaur egun proiektu hutsa badira ere, sortu duten itxaropena zientzialari guztien ahotan dago. Adituek hemendik hogei urterako espero dute lehen ordenagailu kuantiko benetan erabilgarria. Baina, zer dira ordenagailu kuantikoak? Nola eraiki daitezke? Zertarako balio dute? Galdera asko, eta interesgarriak guztiak.

Informazioa errepresentatzen: 0 eta 1

Gaur egun etxean ditugun ordenagailuak erdieroaleetan oinarritzen dira. Erdieroaleen propietateak kuantikak emanak datoz, baina, gure ordenagailuak ez ditugu kuantikotzat jotzen. Zergatik? Erantzuna informazioa errepresentatu eta tratatzeko moduan dago.

Gure ordenagailuek informazioa prozesatzeko modua ulertzeko, ezinbestekoa da bit kontzeptua ulertzea. Bit batek bi balio har ditzake: 0 eta 1. Horrela, lanpara itzalita dagoenean, 0 dela esan dezakegu, eta pizturik dagoenean 1. Lan hau lanparek edo erdieroaleek egin, ez dago ezberdintasunik informazioa prozesatzeko moduan. Azken finean, edozein informazio bit-segida batez errepresentatuko dugu, kodetu.

Ordenagailu kuantikoek aldatu egin dute kontzeptu hori: informazioa ez da jada bit arruntetan prozesatuko, bit kuantikoetan baizik, qubit -etan (ingelesezko quantum bit izenetik). Horiek betiko bi balioak izango dituzte, 0 eta 1, baina sistema kuantiko batean oinarritzen direnez, bi balio edo egoera horien gainezartze guztiak ere izango dituzte egoeratzat. Horrek aberastasun handia dakar hainbat arazori aurre egiterako garaian.

Qubita konputazio kuantikoaren oinarri

Adituek diotenez, konputazio kuantikoaren lehen agerpen komertzialak ez dira ordenagailu moduan izango.

Demagun bit bat errepresentatzeko atomo bat hartu dugula. Bere energia-maila baxuena E 0 , |0 egoeratzat hartuko dugu, eta lehen energia-maila kitzikatua E 1 , |1 egoeratzat. Atomo bat, bere bakarrean, sistema kuantiko bat denez, uhin-funtzioaren bitartez aztertu behar dugu. Horrela, aurreko bi egoeren gainezartzea eduki dezake gure bitak: ÷1/2|0 + ÷1/2|1 .

Egoera hori ez da posible sistema ez-kuantiko batean. Modu horretara, gure qubitak bit arrunt batek baino informazio gehiago gorde dezake. Baina informazioa gordetzea ez da ordenagailu batetik espero daitekeen gauza handiena, informazioa tratatzea baizik. Eta hemen dago, hain zuzen ere, ordenagailu kuantikoen abantaila handienetakoa.

Demagun 4 qubiteko bi erregistro ditugula. Erregistroak qubitak gordetzeko eraikitzen ditugun zirkuituak dira. Erregistro horietako baten egoera ÷1/2|0110 + ÷1/2|0001 da. |0110 egoerak 6 balioa errepresentatzen du eta |0001 ek 1. Beste erregistroa ÷1/2 |0010 + ÷1/2|0100 egoeran dago, 2 eta 4 egoeren gainezartze-egoera batean. Bada, bi erregistroen arteko batuketa egiten badugu, lortzen dugun emaitza 8, 10, 3 eta 5 balioak dituzten egoeren gainezartze-egoera bat da. Beste modu batera esateko, eragiketa bakar batean, 4 batuketa egin ditugu! Bi erregistroak batzean, gure ordenagailuak, 6+2, 6+4, 1+2 eta 1+4 eragiketak egin ditu aldi berean.

Baina ordenagailu kuantikoetan eragiketa berri bat dugu: erregistro bat begiratzea. Eragiketa hori katuaren esperimentuan kaxa irekitzearen parekoa da. Ondorioz, gainezartze-egoerak galdu eta egoera puru bat geldituko zaigu.

Erregistroa begiratzean, 8, 10, 3 edo 5 irakurriko dugu. Bakoitza irakurtzeko probabilitatea batu ditugun bi erregistroetan genituen balio posibleen probabilitateekin kalkulatzen da (kasu honetan % 25 balio bakoitzarentzat). Beraz, eragiketa pila bat egin ditzakegu aldi berean, baina emaitza bakarra lortu, eta, gainera, ez gaude ziur zein izango den lortuko duguna, probabilitateak bakarrik ezagutzen baititugu. Horrela esanda, badirudi hobera egin beharrean, txarrera egin dugula.

Arazo horrek gure lan egiteko sistema aldatzen du goitik behera. Teknika berri batzuekin hasi behar dugu lanean, egoeren gainezartzeek eman ditzaketen abantailak aprobetxatzeko. Nolabait, lortu nahi dugun emaitza erregistroaren egoera bat irakurtzeko % 100eko probabilitatera gerturatu behar dugu. Hots, beste modu batera programatzen ikasi behar dugu. Kasu batzuetan lortu da hori egitea. Ikus dezagun.

Aplikazio batzuk

Adituek hemendik hogei urterako espero dute lehen ordenagailu kuantiko benetan erabilgarria.

Zein kasutan dute ordenagailu berriek abantaila? Arazo klasiko bat, ia leku guztietan aipatzen dena, zenbakien faktorizazioarena da. Zenbaki bat faktorizatzea bere zatitzaile lehenen biderkadura bezala idaztean datza. Horrela, esaterako, 14 faktorizatzea 14 = 7x2 dela aurkitzea da. Hori zenbaki txikiekin txorakeria bat baldin bada ere, zenbakiaren zifra-kopurua handitzen doan heinean, ordenagailu klasikoek geroz eta denbora gehiago behar dute faktorizazio-algoritmoak exekutatzeko.

Adibide bat: ordenagailu klasiko batek 1.000 zifrako zenbaki baten faktorizazioa lortzeko milaka milioi urte beharko lituzke; 10.000 qubiteko erregistroak dituen ordenagailu kuantiko batek, ordea, 20 minutuan egingo luke! Baina, noski, horretarako programatzeko modu klasikoa gainditu eta kuantikoki funtzionatzen duen algoritmo bat behar da. Algoritmo hori, Shor-ek aurkitu zuen 1994an.

Askok pentsatuko dute faktorizazioaren kontua ez dela oso garrantzitsua, baina ez da horrela. Izan ere, gaur egungo mezuen enkriptazio-sistema erabiliena, RSA sistema, zenbaki handien faktorizazioan oinarritzen da. Ordenagailu klasikoek denbora asko behar dute faktorizazio horiek egiten. Itzelezko denbora eskatuko luke zenbakia faktorizatu eta banan-banan zatitzaile guztiekin probak egitea. Baina, ordenagailu kuantikoek, duten abiadura ikusita hankaz gora jar dezakete mezuen segurtasuna. Horrek esan nahi du gaur egun atzeman dezakegun mezu bat, hemendik urte batzuetara aska dezakegula, ordenagailu hauek errealitate bihurtzean. Gobernuek badute zertan pentsatu.

Beste aplikazio batzuk ere baditugu, ordea, adibidez, teleportazioa. Nahikoa litzateke ordenagailu bateko atomo baten egoera hartu eta urrun dagoen ordenagailu batean egoera bera kopiatzea mota bereko atomo batean. Artxibo bat bidaltzea bezala. Qubitak sistema kuantikoak direnez, horiek kopiatzeak materiaren teleportazioa dakar. Baina, azken finean, kopiak bakarrik sortuko lirateke, originalak ezingo luke bidaiatu. Ordenagailuok teorema matematikoen frogapenak ere egingo lituzkete. Baina hain lirateke luzeak ezen inork ezingo bailituzke ulertu. Frogapena ona dela pentsatu beharko genuke, besterik gabe. Bestalde, datu-baseen artxibo jakin baten bilaketa ere oso modu azkarrean egingo lukete.

Gaur egun, geroz eta arazo gehiago agertzen ari dira ordenagailu kuantikoek egokiro askatuko lituzketenak. Beraien erabilera-eremua zabaltzen ari da. Baina hori guztia paper gainean besterik ez. Teknologikoki, oraindik ere, disziplina jaioberria da.

Eraikitzeko arazoak

Gaur egun, silizioa da ordenagailuen artean errege. Etorkizunean, ordenagailu kuantikoen munduan, agian beste elementuren batek hartuko dio tokia.

Orain arte, qubiten kontzeptua aurkeztu dugu, baina ez gara pentsatzen jarri nola eraiki behar dugun qubit bat fisikoki. Modu asko dago. Adibidez, elektroi bat har dezakegu. Ezkerrera biratzen badu, 0 balioa eman eta eskuinerantz biratzen badu, berriz, 1 balioa. Elektroi hori eremu magnetikoak erabiliz trata dezakegu. Atomo baten egoera energetikoak ere erabil daitezke, beren arteko trantsizioak laser baten bitartez eginez. Baina arazo handiena ez da hori.

Qubiten ezaugarri nagusia egoera puruen gainezartzeko gaitasuna da. Horretarako, qubitek guztiz isolatuta egon behar dute. Baina, aldi berean, elkarrekintza behar dute. Hori oso zaila da. Qubiten zenbakia handitzen doan heinean, askoz zailagoa da kanpotik isolatzea. Hori da, hain zuzen ere, gure mundu arruntean egoera kuantikoak ez ikustearen arrazoia.

2000. urtean, IBMk, Kaliforniako laborategian, 5 qubiteko ordenagailu kuantiko bat egitea lortu zuen. Qubitak fluor-atomoak ziren. Eta atomo horiek bereziki diseinaturiko molekula batean zeuden. Horrela, atomo batek biratzean, beste atomoekin elkarrekintzatzen zuen qubit moduan, hots, akoplamendu kuantiko egokia sortuta. Gainera, atomoak erradiofrekuentzia bidez programa zitezkeen eta erresonantzia magnetikoen bitartez irakurri. Aparatu beldurgarri hura, gutxi balitz, martxan jarri zuten. Arazo matematiko ezagun batzuk askatzeko erabili zuten. Espero zitekeen bezala, ordenagailu arrunt bat baino azkarragoa zen, 4 aldiz azkarragoa arazo jakin batean. Horrek guztiak itxaropen handiak piztu ditu zientzialarien artean.

Aurrerapenak handiak badira ere, ordenagailu kuantiko bat benetan erabilgarria izan dadin, bizitza errealeko arazoak aska ditzan, dozenaka qubit beharko lituzke. Oraindik urte asko ditugu hori egia bihurtu arte, baina arazoak arazo, qubiten zenbakia gero eta handiagoa bilakatzen ari dira ikertzaileak.

Arazo teknologikoak ez dira hemen amaitzen, ordea. Beste koska handi bat ate kuantikoetan dago. Ordenagailu arruntetan, ate logikoak aurki ditzakegu. Ate horiek zirkuitu batzuk dira, eta horietan bitekin eragiketak egin ditzakegu. Bitak 0 eta 5 V-eko balioen bitartez errepresentatzen dira. Demagun, 5 V-eko bit bat ate batetik irtetean, 4,8 V-ekin irteten dela. Askotan gertatzen da. Baina hurrengo atean sartzean, errore hori automatikoki zuzentzen da, ateak tarteen arabera funtzionatzen baitute. Horrela, adibidez, 4-6 V arteko seinale guztiak 5 bihurtzen dituzte.

Horrela, erroreak ez dira batzen. Prozesu hori ezinezkoa da ate kuantikoetan. Qubit bat ÷1/2 |0 + ÷1/2|1 egoeran badago, eta ate batetik pasatzean ÷0,49|0 + ÷0,51|1 egoerara pasatzen bada errore batengatik, nola zuzendu hori? Ez da bitekin bezala. Haiek bi balio har ditzakete, baina, honetan, bi egoerak guztiz ezberdinak dira. Errore horiek ate bat baino gehiagotan batzen badira, lortuko dugun emaitza ez da batere fidagarria izango. Arazo hori konpontzeko sistema batzuk proposatu dira, baina ikusteko dago qubiten kopurua handitzean nola funtzionatuko duten.

Etorkizunari begira

Ordenagailu kuantikoek, abiaduran ez ezik, txikitasunean ere gaindituko dituzte egungoak.

Konputazio kuantikoak ekarriko dituen abantailak benetan txundigarriak dira. Ez litzateke indarrik aurreztu behar paper gainean ongi dabilen zerbait errealitatera bihurtzen. Baina, hala ere, zailtasunak oso garrantzitsuak dira. Teknologikoki asko ikasi beharrean gaude makina miragarri horiek geure etxeetan funtzionatzen ikusi aurretik.

Adituek diotenez, konputazio kuantikoaren lehen agerpen komertzialak ez dira ordenagailu moduan izango. Helburu zehatz baterako eginiko gailu gisara merkaturatuko direlakoan daude, gure betiko ordenagailuei laguntzeko edo. Horrela, gure ordenagailuetan, datu-baseetan bilaketak egiteko edo hainbat eragiketa matematiko burutzeko gailu kuantiko bat izango dugu, adibidez. Baina, noski, helburua ordenagailu kuantiko oso bat edukitzea da.

Beste gauza bat ere izan behar dugu kontuan: konputazio kuantikoak beste disziplinetan izango duen erasana. Jada aipatu dugu kriptografian sortu den inflexio-puntua, eta gauzak ez dira hor amaitzen. Informatikariek modu kuantiko batean programatzen ikasi beharko dute. Filosofoek harrituta ikusiko dute natura konputagarria dela eta horren inplikazioak aztertzeari ekingo diote. Teknologiak ate berri asko ireki beharko ditu behar bezalako tresnak eduki ditzagun.

Eta hau hasiera besterik ez da. Gaur, gure aulkietan eserita etorkizunari begiratuz ikus ditzakegun traza batzuk besterik ez. Garai interesgarriak datoz, zalantzarik gabe.

Guri interesatzen zaizkigun kontzeptuak lantzeko, nahikoa dugu Schrödinger-en uhin-funtzioa aztertzearekin. 1926an argitaratu zen, eta sistema kuantikoak deskribatzeko legeak ezartzen ditu. Uhin-funtzio deritzo, Schrödingerrek fenomeno kuantikoak uhinen bidez aztertzea erabaki zuelako. Deskripzio horri esker uler daitezke egoeren arteko gainezartzeak.

Erwin Schrödinger. Berak ezarri zituen sistema kuantikoak deskribatzeko legeak.

Uhin-funtzioa sistema kuantiko baten egoera nolakoa den adierazten duen funtzio matematiko bat da. Sistemaren energia, karga elektrikoa, abiadura eta beste hainbat ezaugarri nolakoak diren galde dezakegu, eta erantzun guztiak uhin-funtzioan daude. Puntu horretan ohar garrantzitsu bat eman behar dugu: orain arte sistema baten egoeraz mintzatu gara eta ez guk sistema horri buruz ikus edo neur dezakegunez. Sistema baten egoera eta guk neurtzen duguna ez dira berdinak. Ezinbestekoa da ideia hau geureganatzea ordenagailu kuantiko baten funtzionamendua ulertu nahi badugu.

Uhin-funtzioaren probabilitatezko interpretazioa
Aipaturiko funtzioak sistema baten egoera deskribatzen du, baina, askotan, egoera horiek zeharo arrotzak egingo zaizkigu. Horregatik, oso interesgarria da uhin-funtzioaren karratua probabilitatearekin lotuta dagoela jakitea. Ikus dezagun nola.

Demagun, sistema kuantiko baten egoera zein den jakin nahian, bere uhin-funtzioa aztertu eta honako erantzuna jasotzen dugula: ÷1/2 | A + ÷1/2 | B . Hori sistemaren egoera deskribatzen duen espresio matematikoa da. Baina bere karratua aztertzen badugu, beste interpretazio batera iritsiko gara. Horren arabera, sistemak % 50eko probabilitatea du |A egoeran egoteko, eta beste % 50ekoa |B egoeran egoteko. Pentsa dezagun gure sistema bolatxo bat dela. |A egoera ezkerrera biratzea izango da eta |B egoera eskuinera. Kasu honetan, uhin-funtzioaren emaitza lehen adierazitakoa bada, birak detektatzen dituen gailu batetik egoera horretan dauden ehun bolatxo pasatzen baditugu, 50ek ezkerrera biratzen dutela ikusiko dugu, eta beste hainbestek eskuinera.

Beraz, azaldu zaigun espresio matematikoa ez da ulertzen zaila. ÷1/2 % 50eko probabilitatearen erro karratua da. Kontu izan probabilitateak 0tik 1era bitarteko zenbakiek emanak datozela. Bestalde, |A idazkera sistemaren egoerari dagokio. Egoeratzat karga elektrikoa, masa, momentu angeluarra eta horrelako ezaugarriak ulertzen ditugu. Baina, uhin-funtzioaren karratua probabilitatearekin erlazionatzen bada ere, funtzioa bera egoeraren deskribatzailea da. Kasu horretan, zer da espresio matematikoak adierazten duena? Nola ulertu |ezkerrera biratzen eta |eskuinera biratzen egoerez konposaturiko egoera?

Egoeren gainezartzeak
Sistema kuantikoak uhin moduan deskribatzeak uhinen ezaugarriak sistema horietara aplikatzea dakar, eta ezaugarri horietako bat uhinen gainezartzea da. Demagun urmael baten ertz batean harri bat bota dugula. Harriak perturbazio bat sortuko du eta hori uhin moduan hedatuko da. Segidan, urmaelaren beste ertzean, beste harri bat bota eta beste uhin bat sortu dugu. Urmaeleko bi uhinek topo egiten dutenean, elkarrekin interferitu eta gainezarri egingo dira. Orain, urmaelean, uhin bakarra izango dugu, baina aurreko bien batura bezala deskriba daitekeena.

Uhinetan gainezartzea nola gertatzen den ulertuta, saia gaitezen uhin-funtziora aplikatzen. Lehen bezala, pentsa dezagun gure sistema kuantikoa bolatxo bat dela. Bere egoera, kasu honetan, |berdea da. Urmaeleko uhin bakarra aurreko bi uhinen gainezartze gisa idatz zitekeen bezala, |berdea egoera ere bi egoeraren gainezartze gisa idatz daiteke: |berdea = ÷1/2 |horia + ÷1/2 |urdina .

Zer esan nahi du horrek? Demagun kolore-detektagailu bat dugula, baina hiru kolore bakarrik bereiz ditzakeela: urdina, gorria eta horia. |berdea egoera duten ehun bolatxo hartuz gero, eta banan-banan detektagailutik pasaz gero, 50 bolatxorentzat detektagailuak |horia emaitza emango luke, eta beste 50entzat |urdina . Baina bolatxo bakoitza zein egoeratan dago? |horia ala |urdina ? Ez bata ezta bestea ere, bien gainezartze batean baizik; eta emaitza horri |berdea deitu diogu guk.

Kasu honetan ezin dugu pentsatu bolatxoa berez hori ala urdina dela. Egia da uhin-funtzioaren karratua probabilitatearekin ulertu behar dela, baina uhin-funtzioak berak egoerak deskribatzen ditu. Eta horretan ez dago eztabaidarik. Bolatxoa gainezartze batean aurkitzen da. Ez da horia, ezta urdina ere, biak gainezartzearen ondorioa den egoera bat baizik.

Ondorio hau hasieran dirudien baino askoz harrigarriagoa da. Koloreen kasuan, haien arteko nahasketak ezagunak ditugunez, ez dugu sistema kuantikoen aberastasuna behar bezala ulertzen. Baina Schrödingerrek berak asmaturiko saiakera baten bitartez ikusiko dugu ondorio horiek ez direla guk ezagutzen dugun ezerekin ulertzen.

Jo dezagun katu bat hartu eta kaxa batean sartzen dugula. Kaxa horretan bertan, gailu bat jarriko dugu, ordubeterako funtzionatuko duena. Material erradioaktiboaren zatitxo bat hartu eta kaxan sartuko dugu. Baina ez edozein material: ordubetean desintegrazioa gertatzeko probabilitateak % 50ekoa izan behar du. Desintegrazioa gertatzen bada, gailuak detektatu eta gasa askatuko du. Ondorioz, gure katua hil egingo da.

Behin guztia prest dugunean, aipatu bezala, kaxa itxi eta ordubete zain egongo gara. Nola egongo da katua? Hilda ala bizirik? Sistema osoaren uhin-funtzioa aztertzen badugu, erantzuna hau izango da:

÷1/2 | desintegratua, katua hilda + ÷1/2 | desintegraziorik ez, katua bizirik

Schrödingerren katuaren saiakeraren errepresentazio bat.

Hauxe da sistemaren egoera: bi egoeren gainezartze batean aurkitzen da. Egoera horietako batean, materiala desintegratu egin da eta katua hil egin da; bestean, aldiz, materiala desintegratu ez denez, katua bizirik dago. Beraz, gure katua |hilda eta |bizirik egoeren gainezartze-egoera batean aurkitzen da, ez hilda, ezta bizirik ere. Egoera hori guztiz ezezaguna da guretzat. Bolatxoen kasuan gainezartzeak batere harritu ez gaituen bezala, |berdea egoera ezaguna genuenez, katuaren kasuan, zer pentsatu ez dakigula gaude.

Baina, zer jazoko da kaxa ireki eta geure begiz ikusten badugu zer gertatu den? Katua gainezartze-egoera horretan egongo da? Ez. Sistema kuantikoek beren gainezartze-egoerak galtzen dituzte beste sistemekin elkarrekintza egitean. Beraz, guk kaxa irekitzean, sistema isolatu bat puskatu dugu. Sistema horrek kuantiko izateari utzi dio. Orain, gure begien aurrean, katua hilda ala bizirik agertuko da, % 50eko probabilitatearekin. Prozesu hori oinarrizkoa da kuantikan, eta oso garrantzitsua ordenagailu kuantikoetan. Sistema kuantiko bat neurtzen hasten garenean, berekin elkarrekintza egiten dugu, eta geu ere sistemaren parte bilakatzen gara. Une horretan, ezaugarri kuantikoak galdu egiten dira, sistema osoa klasikoa baita. Neurketa-prozesuan gertatzen den fenomeno arraro horri dekoherentzia deritzo.

Shorren faktorizazio-algoritmoa sistema kuantikoen akoplamenduan oinarritzen da. Katuaren esperimentua har dezagun. Kaxa ireki eta katua hilda ikusten dugunean, jada badakigu desintegrazioren bat gertatu dela geneukan material erradioaktiboan. Ez dakigu zein atomo desintegratu den, edo zenbat, baina jada desintegraziorik ez gertatzeko posibilitatea alde batera utzi dugu. Horrela, ondorioa ikusita (katuaren heriotza), kausaren egoera posibleak murriztu ditugu. Hots, sistemaren osagai bat behatzeak sistemaren gainerako osagaien gainezartze-egoeretan eragiten du, haiek batere ukitu gabe.

Akoplamenduaren kontuak eztabaida handiak sortu ditu fisikarien artean. Ospetsuena, nola ez, Einstein eta Bohr-ek izanikoa. Baina guk ikus dezagun, gainetik bada ere, Shorren algoritmoak nola darabilen kontzeptu hau.

Demagun bi erregistro ditugula, bakoitza mila qubitekoa. Horrek esan nahi du 0tik 2 1000 - 1 zenbakira arte errepresenta ditzakegula erregistro bakoitzean. Lehenengo erregistroaren egoera balio horien guztien gainezartzea izan dadila nahi dugu. Horretarako, nahikoa izango da qubit bakoitza ÷1/2|0 + ÷1/2|1 egoeran jartzea. Erregistro horren gainean eragiketa bat egingo dugu, ez gara hasiko azaltzen zein, eta emaitza beste erregistroan gordeko dugu. Bigarren erregistro horren egoera aurreko erregistroko balio posible guztiei eragiketa aplikatuz lortzen ditugun balio guztien gainezartzea da. Bada, erregistro hau behatzen badugu, lehengo erregistroaren balio posibleak murriztu ditugu, katuaren esperimentuan bezala. Faktorizazioaren emaitza lehenengo erregistroetan gelditu zaizkigun balio posibleekin lortzen da, baina xehetasunak korapilotsuak dira. Hemen, ordea, akoplamenduaren boterea ikus dezakegu.


1982an, ordenagailu bidezko sistema kuantikoen simulazioak makalak zirela ohartu zen Richard Feynman fisikari handia. Haren esanean, ordenagailuak kuantikoki lan egiteko gai balira, simulazio horiek askoz egokiagoak izango lirateke. 1985ean, Feynmanen ideia baino hiru urte geroago, Deutsch-ek ordenagailu kuantiko baten deskribapena egin zuen, hots, paper gaineko diseinu bat burutu zuen.

Hala ere, inork gutxik sinesten zuen ordenagailu horietan. Baina 1994an, Shorren algoritmoa azaldu zenean, zientzialariek garbi ikusi zuten errealitatean kuantikarentzat egokiagoak ziren arazoak bazeudela. Orduan hasi ziren enpresa handiak konputazio kuantikoan interesatzen. Dirutza handiak jarri zituzten mahai gainean eta hor hasi ziren aurrerakada teknologiko guztiak.

1998an bi qubiteko ordenagailu kuantikoa egin zuten Berkeleyko Unibertsitatean. Urte berean, baina IBMn, hiru qubiteraino iritsi ziren. 2000. urtean, bost qubiteko ordenagailua eraiki zen, berriro ere IBMn. Urte horretan bertan, Los Alamos-eko laborategiek, zazpi qubitekin koherentzia lortu zutela esan zuten, baina ez ziren arazo matematikoak askatzeko gai izan tramankulu harekin.

Horren denbora gutxian hainbesteko aurrerapenak ikusita, edozer espero daiteke. Zientzialariek 2020. urtean jarri dute muga. Lehen ordenagailu kuantikoaren jaiotze-data jarria dago. Ordura arte egon beharko al dugu?

Gehitu iruzkin bat

Saioa hasi iruzkinak uzteko.

Babesleak
Eusko Jaurlaritzako Industria, Merkataritza eta Turismo Saila
MAIER Koop. Elk.
KIDE Koop. Elk.
ULMA Koop. Elk.
EIKA Koop. Elk.
LAGUN ARO Koop. Elk.
FAGOR ELECTRÓNICA Koop. Elk.