Pierwszy w Polsce komputer kwantowy stanie w Poznaniu

Już w przyszłym roku polskie instytucje naukowe, badawcze oraz prywatne firmy będą mogły rozpocząć korzystanie z mocy obliczeniowej pierwszego nad Wisłą komputera kwantowego. To maszyna, która podniesie nasze możliwości obliczeniowe – a mowa o sumie możliwości wszystkich najsilniejszych komputerów w kraju – o kilkanaście razy. To także rzyszłość technologiczna ludzkości, w tym również sztucznej inteligencji.
Komputer kwantowy IBM Pierwszy w Polsce komputer kwantowy stanie w Poznaniu
Komputer kwantowy IBM / Flickr @ Pierre Metivier

Komputery kwantowe działają według zasad mechaniki kwantowej, posługując się cząstkami elementarnymi znajdującymi w superpozycji, czyli w wielu miejscach i stanach naraz. Brzmi jak magia? I tak wygląda dla przeciętnego człowieka, jeżeli nie pochylił się nad najciekawszą, a jednocześnie najbardziej tajemniczą dziedziną fizyki. Choć sama mechanika kwantowa jest obecna w naszym języku i skojarzeniach, jeden z jej twórców fizyk Richard Feynman zwykł mawiać: „Jeśli sądzisz, że rozumiesz mechanikę kwantową, to nie rozumiesz mechaniki kwantowej”.

 Czytaj także: Europejska integracja czy niemiecka dominacja? Jak Polska podporządkowuje się Berlinowi

Kot Schroedingera i foton w wielu miejscach

Kiedy Edwin Schroedinger, inny fizyk zajmujący się cząstkami elementarnymi, po latach pracy doszedł do wniosku, że do czasu zaistnienia obserwatora zjawiska wszystkie możliwości są w każdej chwili aktualne, zaproponował kolegom oraz studentom eksperyment myślowy. Chodziło o uśmiercenie (lub nie) kota zamkniętego w pudełku, który ginął (lub nie), w zależności od tego, czy uwolniony foton, jedna z najmniejszych cząstek elementarnych, uderzy lub nie uderzy w dźwignię, która pośrednio spowoduje śmierć kota, wyliczenia pokazywały, że foton uderzy i nie uderzy jednocześnie. A efektem tego stało się umieszczenie kota w superpozycji kwantowej – krótko mówiąc, do otwarcia pudełka i wykonania obserwacji kot był jednocześnie żywy i martwy. I jeżeli wyda wam się to oczywiste, bo przecież dopiero otwierając pudełko, zobaczymy, co się z kotem stało, ponieważ za jego śmierć odpowiadał foton, dla którego superpozycja jest stanem naturalnym, los kota ważył się dopiero w momencie otwierania pudełka. Zupełnie jakby przez chwilę lokalny czas kota płynął do tyłu po to, żeby złapać moment, w którym foton „wybierał” drogę do dźwigni, lub taką, która dźwignię pomija. Tak czy inaczej kot w pudełku rzeczywiście znajduje się w dwóch stanach – jest żywy i martwy jednocześnie.

Zdumiewające zachowanie fotonów (również elektronów i innych cząstek elementarnych) zostało później udowodnione w jak najbardziej namacalnych eksperymentach, kiedy strzelano jednym fotonem w ścianę, w której znajdowały się dwa otwory. Kiedy nie było obserwatora, foton przelatywał przez jeden i drugi otwór jednocześnie, tworząc dwa ślady na światłoczułej powierzchni za otworami (podczas kiedy przy obserwatorze zawsze przelatywał tylko przez jeden otwór). 

Wykorzystanie takich właściwości mikroświata powoduje, że mając do dyspozycji więcej niż jeden foton, możemy prowadzić nie jedno obliczenie w czasie, ale ich niemalże nieskończoną ilość, bo oprócz wartości 0 i 1, które są reprezentacją jednego bitu, mamy do dyspozycji całą masę wartości pośrednich również przyjmowanych w tym czasie przez taką cząsteczkę. Jednostką informacji – niosącą jednak znacznie więcej danych – staje się wówczas nie bit, a kubit umożliwiający równoległe wykonywanie wielu obliczeń. 

Komputery kwantowe oparte na tych właściwościach naszego mikroświata – trudne do zaakceptowania dla przeciętnego człowieka – mają jednak swoje wymagania. Muszą być w pełni izolowane od otoczenia. Chodzi o pozbawienie obserwatora możliwości kontaktu (nawet pośredniego, przez urządzenia) z komputerem, bo wówczas stan kwantowy wyliczeń sprowadza się do jednego, a nie miliarda wyników, zaś wart miliardy dolarów sprzęt zamienia się w zwykłego peceta. Dzieje się to w ciągu ułamka sekundy i zauważamy to dopiero po wynikach wypluwanych przez procesor. 

To najsłabsza strona komputerów kwantowych, bo żeby umożliwić im istnienie i funkcjonowanie w oparciu o funkcje falowe, trzeba je idealnie izolować od otoczenia – to kwestia zmian temperatury, światła, obecności ludzi, a nawet... sprzętu nagrywającego. Aby przeciwdziałać dekoherencji, stosuje się kody kwantowej korekcji błędów, dynamiczną kontrolę rozprzęgnięcia (zmniejszenie sprzężenia pomiędzy systemem a środowiskiem), kontrolę sprzężenia zwrotnego oraz podprzestrzenie bez dekoherencji.

Czytaj także: „Młot na marksizm”: Drag queen trafią do polskich szkół

Supermaszyna na poznańskiej ziemi 

Istniejące dzisiaj na świecie komputery kwantowe są w taki sposób izolowane od świata, żeby nie mieć z nim absolutnie żadnego kontaktu. Taki ma być również pierwszy polski komputer, który staje właśnie w Poznańskim Centrum Superkomputeorowo-Sieciowym. EuroQCS-Poland, jak nazywa się budowana właśnie jednostka, będzie częścią rozbudowywanej europejskiej sieci komputerów kwantowych. 

Jak uważają naukowcy, dzięki komputerowi będzie można rozwijać ważne aplikacje dla przemysłu, nauki oraz społeczeństwa. Dzięki nowemu komputerowi kwantowemu rozszerzą się znacznie również możliwości europejskiej infrastruktury superkomputerowej. Komputer kwantowy, oparty na technologii spułapkowanych jonów, zostanie zintegrowany z klasycznym systemem superkomputerowym, co ma wzmocnić i rozwinąć istniejące hybrydowe rozwiązania, które za pomocą technologii kwantowych wzbogacą infrastrukturę superkomputerów.

Hybrydowa instalacja ma wspierać dotychczasowe i nowe działania w takim zakresie, jak kwantowa optymalizacja, chemia kwantowa, kwantowe badania materiałowe czy kwantowe uczenie maszynowe. Jej zintegrowanie z istniejącą w Polsce infrastrukturą i siecią naukową Pionier pozwoli zaś na zdalny dostęp do możliwości obliczeniowych EuroQCS-Poland dla innych nadwiślańskich ośrodków naukowych, ale również zajmujących się rozwojem nowych, w tym kosmicznych, technologii.

Łotysze pomogą w zamian za dostęp

Partnerami budowy pierwszego polskiego komputera kwantowego zostały Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, Creotech Instruments S.A. oraz... Uniwersytet Łotewski, którego naukowcy również będą mogli korzystać z możliwości obliczeniowych komputera. Trzy z dziesięciu najsilniejszych komputerów kwantowych świata znajdują się w Europie. To fiński LUMI, włoski  Leonardo i hiszpański MareNostrum 5 . Czas pokaże, czy i kiedy dołączy do nich polski EuroQCS-Poland.
 


 

POLECANE
Czarna seria. Nie żyje następny żołnierz z ostatniej chwili
Czarna seria. Nie żyje następny żołnierz

Armię dotyka seria tragicznych wydarzeń. Tym razem o śmierci żołnierza poinformowała 18. Dywizja Zmechanizowana.

Adam Bodnar podziękował za przewrócenie państwa konstytucyjnego gorące
Adam Bodnar podziękował za "przewrócenie państwa konstytucyjnego"

Donald Tusk i Adam Bodnar odbyli wielogodzinne spotkanie z przedstawicielami ściśle wyselekcjonowanych i najbardziej upolitycznionych środowisk sędziowskich.

Niemieccy pracodawcy gorzej opłacają obcokrajowców tylko u nas
Niemieccy pracodawcy gorzej opłacają obcokrajowców

Niemiecki rząd przyznaje w publikacji Bundestagu, ze w Niemczech średnie miesięczne wynagrodzenie dla pracujących na pełen etat wynosi 3 945 euro dla Niemców i 3 034 euro dla obcokrajowców. Mediana wynagrodzeń obcokrajowców była zatem o 911 euro lub 23 procent niższa niż w przypadku Niemców.

Dramat nad jeziorem Ukiel w Olsztynie z ostatniej chwili
Dramat nad jeziorem Ukiel w Olsztynie

W sobotę na niestrzeżonej plaży nad jeziorem Ukiel w Olsztynie doszło do tragicznego wypadku. 36-letni mężczyzna stracił życie, próbując uratować swojego siedmioletniego syna, który wpadł do wody podczas zabawy na pontonie.

Nie żyje znany piłkarz z ostatniej chwili
Nie żyje znany piłkarz

Media obiegła informacja o śmierci byłego piłkarza reprezentacji Szkocji. Ron Yeats miał 86 lat.

Technicy działają. Potężna awaria na niemieckiej kolei z ostatniej chwili
"Technicy działają". Potężna awaria na niemieckiej kolei

W sobotę, 7 września doszło do poważnej awarii systemu łączności Deutsche Bahn, która sparaliżowała ruch kolejowy w środkowych Niemczech.

Nowa prognoza IMGW. Oto co nas czeka w najbliższych dniach z ostatniej chwili
Nowa prognoza IMGW. Oto co nas czeka w najbliższych dniach

Jak poinformował IMGW, Europa wschodnia, północna oraz częściowo centralna znajdują się w zasięgu słabnącego wyżu znad zachodniej Rosji, pozostała część kontynentu pod wpływem rozległego niżu z ośrodkiem nad Wielką Brytanią. Zachodnia i centralna Polska będzie w zasięgu zatoki niżu z ośrodkiem nad Wielką Brytanią, a wschodnie obszary kraju pozostaną na skraju wyżu z centrum nad zachodnią Rosją. Na przeważający obszar kraju z południa będzie napływać powietrze pochodzenia zwrotnikowego, jedynie wschód pozostanie w powietrzu polarnym, kontynentalnym.

Anna Lewandowska podzieliła się radosną wiadomością. W sieci lawina gratulacji z ostatniej chwili
Anna Lewandowska podzieliła się radosną wiadomością. W sieci lawina gratulacji

Anna Lewandowska podzieliła się w mediach społecznościowych radosną wiadomością.

Kiedy się Pan dowiedział? Niemcy budują swoje CPK. Jest interpelacja do Tuska z ostatniej chwili
"Kiedy się Pan dowiedział?" Niemcy budują swoje CPK. Jest interpelacja do Tuska

Lufthansa w niedawnym komunikacie prasowym informowała, że firma ma planach poczynić wielką wartą 600 milionów euro inwestycję. Chodzi o gruntowną modernizację hubu cargo na lotnisku we Frankfurcie. Wszystko miałoby odbyć się do 2030 roku. W związku z tymi ambitnymi planami poseł PiS Sebastian Łukaszewicz zwrócił się do Premiera Donalda Tuska z interpelacją w której zawarł 4 ważne pytania.

Dramat uczestniczki Tańca z gwiazdami. Opublikowała nagranie z ostatniej chwili
Dramat uczestniczki "Tańca z gwiazdami". Opublikowała nagranie

Uczestniczka "Tańca z gwiazdami" zaliczyła poważny upadek. Chodzi o Natalię Nykiel, która przygotowuje się do udziału w 15. edycji tanecznego show.

REKLAMA

Pierwszy w Polsce komputer kwantowy stanie w Poznaniu

Już w przyszłym roku polskie instytucje naukowe, badawcze oraz prywatne firmy będą mogły rozpocząć korzystanie z mocy obliczeniowej pierwszego nad Wisłą komputera kwantowego. To maszyna, która podniesie nasze możliwości obliczeniowe – a mowa o sumie możliwości wszystkich najsilniejszych komputerów w kraju – o kilkanaście razy. To także rzyszłość technologiczna ludzkości, w tym również sztucznej inteligencji.
Komputer kwantowy IBM Pierwszy w Polsce komputer kwantowy stanie w Poznaniu
Komputer kwantowy IBM / Flickr @ Pierre Metivier

Komputery kwantowe działają według zasad mechaniki kwantowej, posługując się cząstkami elementarnymi znajdującymi w superpozycji, czyli w wielu miejscach i stanach naraz. Brzmi jak magia? I tak wygląda dla przeciętnego człowieka, jeżeli nie pochylił się nad najciekawszą, a jednocześnie najbardziej tajemniczą dziedziną fizyki. Choć sama mechanika kwantowa jest obecna w naszym języku i skojarzeniach, jeden z jej twórców fizyk Richard Feynman zwykł mawiać: „Jeśli sądzisz, że rozumiesz mechanikę kwantową, to nie rozumiesz mechaniki kwantowej”.

 Czytaj także: Europejska integracja czy niemiecka dominacja? Jak Polska podporządkowuje się Berlinowi

Kot Schroedingera i foton w wielu miejscach

Kiedy Edwin Schroedinger, inny fizyk zajmujący się cząstkami elementarnymi, po latach pracy doszedł do wniosku, że do czasu zaistnienia obserwatora zjawiska wszystkie możliwości są w każdej chwili aktualne, zaproponował kolegom oraz studentom eksperyment myślowy. Chodziło o uśmiercenie (lub nie) kota zamkniętego w pudełku, który ginął (lub nie), w zależności od tego, czy uwolniony foton, jedna z najmniejszych cząstek elementarnych, uderzy lub nie uderzy w dźwignię, która pośrednio spowoduje śmierć kota, wyliczenia pokazywały, że foton uderzy i nie uderzy jednocześnie. A efektem tego stało się umieszczenie kota w superpozycji kwantowej – krótko mówiąc, do otwarcia pudełka i wykonania obserwacji kot był jednocześnie żywy i martwy. I jeżeli wyda wam się to oczywiste, bo przecież dopiero otwierając pudełko, zobaczymy, co się z kotem stało, ponieważ za jego śmierć odpowiadał foton, dla którego superpozycja jest stanem naturalnym, los kota ważył się dopiero w momencie otwierania pudełka. Zupełnie jakby przez chwilę lokalny czas kota płynął do tyłu po to, żeby złapać moment, w którym foton „wybierał” drogę do dźwigni, lub taką, która dźwignię pomija. Tak czy inaczej kot w pudełku rzeczywiście znajduje się w dwóch stanach – jest żywy i martwy jednocześnie.

Zdumiewające zachowanie fotonów (również elektronów i innych cząstek elementarnych) zostało później udowodnione w jak najbardziej namacalnych eksperymentach, kiedy strzelano jednym fotonem w ścianę, w której znajdowały się dwa otwory. Kiedy nie było obserwatora, foton przelatywał przez jeden i drugi otwór jednocześnie, tworząc dwa ślady na światłoczułej powierzchni za otworami (podczas kiedy przy obserwatorze zawsze przelatywał tylko przez jeden otwór). 

Wykorzystanie takich właściwości mikroświata powoduje, że mając do dyspozycji więcej niż jeden foton, możemy prowadzić nie jedno obliczenie w czasie, ale ich niemalże nieskończoną ilość, bo oprócz wartości 0 i 1, które są reprezentacją jednego bitu, mamy do dyspozycji całą masę wartości pośrednich również przyjmowanych w tym czasie przez taką cząsteczkę. Jednostką informacji – niosącą jednak znacznie więcej danych – staje się wówczas nie bit, a kubit umożliwiający równoległe wykonywanie wielu obliczeń. 

Komputery kwantowe oparte na tych właściwościach naszego mikroświata – trudne do zaakceptowania dla przeciętnego człowieka – mają jednak swoje wymagania. Muszą być w pełni izolowane od otoczenia. Chodzi o pozbawienie obserwatora możliwości kontaktu (nawet pośredniego, przez urządzenia) z komputerem, bo wówczas stan kwantowy wyliczeń sprowadza się do jednego, a nie miliarda wyników, zaś wart miliardy dolarów sprzęt zamienia się w zwykłego peceta. Dzieje się to w ciągu ułamka sekundy i zauważamy to dopiero po wynikach wypluwanych przez procesor. 

To najsłabsza strona komputerów kwantowych, bo żeby umożliwić im istnienie i funkcjonowanie w oparciu o funkcje falowe, trzeba je idealnie izolować od otoczenia – to kwestia zmian temperatury, światła, obecności ludzi, a nawet... sprzętu nagrywającego. Aby przeciwdziałać dekoherencji, stosuje się kody kwantowej korekcji błędów, dynamiczną kontrolę rozprzęgnięcia (zmniejszenie sprzężenia pomiędzy systemem a środowiskiem), kontrolę sprzężenia zwrotnego oraz podprzestrzenie bez dekoherencji.

Czytaj także: „Młot na marksizm”: Drag queen trafią do polskich szkół

Supermaszyna na poznańskiej ziemi 

Istniejące dzisiaj na świecie komputery kwantowe są w taki sposób izolowane od świata, żeby nie mieć z nim absolutnie żadnego kontaktu. Taki ma być również pierwszy polski komputer, który staje właśnie w Poznańskim Centrum Superkomputeorowo-Sieciowym. EuroQCS-Poland, jak nazywa się budowana właśnie jednostka, będzie częścią rozbudowywanej europejskiej sieci komputerów kwantowych. 

Jak uważają naukowcy, dzięki komputerowi będzie można rozwijać ważne aplikacje dla przemysłu, nauki oraz społeczeństwa. Dzięki nowemu komputerowi kwantowemu rozszerzą się znacznie również możliwości europejskiej infrastruktury superkomputerowej. Komputer kwantowy, oparty na technologii spułapkowanych jonów, zostanie zintegrowany z klasycznym systemem superkomputerowym, co ma wzmocnić i rozwinąć istniejące hybrydowe rozwiązania, które za pomocą technologii kwantowych wzbogacą infrastrukturę superkomputerów.

Hybrydowa instalacja ma wspierać dotychczasowe i nowe działania w takim zakresie, jak kwantowa optymalizacja, chemia kwantowa, kwantowe badania materiałowe czy kwantowe uczenie maszynowe. Jej zintegrowanie z istniejącą w Polsce infrastrukturą i siecią naukową Pionier pozwoli zaś na zdalny dostęp do możliwości obliczeniowych EuroQCS-Poland dla innych nadwiślańskich ośrodków naukowych, ale również zajmujących się rozwojem nowych, w tym kosmicznych, technologii.

Łotysze pomogą w zamian za dostęp

Partnerami budowy pierwszego polskiego komputera kwantowego zostały Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, Creotech Instruments S.A. oraz... Uniwersytet Łotewski, którego naukowcy również będą mogli korzystać z możliwości obliczeniowych komputera. Trzy z dziesięciu najsilniejszych komputerów kwantowych świata znajdują się w Europie. To fiński LUMI, włoski  Leonardo i hiszpański MareNostrum 5 . Czas pokaże, czy i kiedy dołączy do nich polski EuroQCS-Poland.
 



 

Polecane
Emerytury
Stażowe