In cea mai mare parte a istoriei,
tehnologia umana a consistat din
inteligenta noastra, focul si bete ascutite.
In timp ce focul si betele au devenit
centrale electrice si arme nucleare,
cea mai mare evolutie s-a intamplat in
creierele noastre.
Din anii 60', puterea masinilor inteligente
a crescut exponential,
permitand computerelor sa devina mai mici
si mai puternice in acelasi timp.
Dar acest proces aprope ca a ajuns
la limitele sale fizice.
Componente ale computerelor se aproprie
de dimensiunile unui atom.
Ca sa putem intelege de aceasta este o
problema, trebuie sa clarificam niste notiuni.
Un computer este facut din componente
foarte simple, care fac lucruri foarte simple,
care repezinta date, caile de procesare ale
acesteia, si mecanisme de control.
Un chip al unui computer contine module,
care contin porti logice, care contin
tranzistori.
Un tranzistor este cea mai simpla forma de
procesare a datelor in computere,
pe scurt, un intrerupator care poate sa
deschida sau sa inchida
calea pe care trece informatia.
Informatia este formata din biti, care pot
fi setati fie pe zero sau unu.
Combinatii de biti sunt folosite pentru a
reprezenta informatie complexa.
Tranzistorii sunt combinati pentru a crea
porti logice, care fac lucruri foarte simple.
De exemplu, o poarta "si" trimite un output
de "unu", daca toate input-urile sunt "unu"
si un output de "zero" in celalat caz.
Combinatii de porti logice intr-un final
formeaza module semnificative,
de exemplu, pentru a aduna doua numere.
Din momentul din care poti aduna, poti si
inmulti, si din momentul din care poti inmulti,
poti sa faci orice.
Avand in vedere ca operatiile de baza sunt
mai simple decat matematica de clasa intai,
iti poti imagina un computer ca un grup de
copii de sapte ani
raspunzand la intrebari foarte simple de
matematica.
Un grup suficient de mare pot calcula
orice, de la astrofizica pana la Zelda.
Cu toate acestea, componentele devin
din ce in ce mai mici,
iar fizica cuantica fac chestiile putin
mai complucate.
Pe scurt, un tranzistor este doar un
intrerupator electric.
Electricitatea este formata din electroni
care se misca dintr-o parte in alta,
deci un intrerupator este un pasaj care poate
bloca electronii din a se misca pe un sens.
Astazi, dimensiunile normale pentru un
tranzistor sun de 14 nanometrii,
care inseamna de 8 ori mai putin decat
diametrul virusului de HIV
si de 500 de ori mai putin decat diametrul
unei celule rosii.
Cum tranzistorii se micsoreaza la
dimensiunile a cativa atomi,
electronii se pot transfera in cealalta parte
a unui pasaj blocat
printr-un proces numit "efectul tunel".
Pe meleagurile cuantice, legile fizicii
functioneaza destul de diferit fata de
caile previzibile cu care suntem obisnuiti,
si computerele traditionale pur si simplu
nu mai au nici un sens.
Ne apropiem de o adevarata bariera fizica
pentru progresul nostru tehnologic.
Pentru a rezolva aceasta problema, oamenii
de stiinta incearca sa
foloseasca aceste proprietati fizice
extraordinare in avantajul lor
prin construirea computerelor cuantice.
In computerele normale, bitii sunt
cea mai mica unitate de informatie.
Computerele cuantice folosesc cubiti, care
si acestia pot fi setati pe doua valori.
Un cubit poate fi la oricare dintre cele
doua nivele ale sistemului quantic,
precum un spin intr-un camp magnetic, sau
un singur foton.
"Zero" si "unu" sunte cele doua
stari posibile in acest sistem,
precum polarizarile orizontale sau
verticale ale unui foton.
In lumea cuantica, cubitul nu trebuie sa
ia doar una dintre forme;
poate fi in orice proportie in ambele
stari in acelasi timp.
Aceasta proprietate se numeste
superpozitie.
Dar din momentul in care ii testezi valoarea,
de exemplu, prin trimiterea unui foton printr-un filtru,
trebuie sa decida daca este fie verical sau
orizontal polarizat.
Deci, atat timp cat nu este observat, cubitul
este intr-o superpozitie de probabilitati
pentru"zero" si "unu", si nu poti
prezici care va fi cea finala.
Dar din momentul verificarii, se compune
intr-un dintre cele doua stari definite.
Superpozitia schimba regulile jocului.
Pantru biti pot fi intr-una din cele
2 la puterea a 4-a
combinatii diferite odata.
Asta inseamna 16 combinatii diferite, din
care poti folosi doar una.
Patru cubiti aflati in superpozitie,
pot fi in toate cele 16 combinatii in
acelasi timp!
Acest numar creste exponential cu fiecare
cubit adaugat.
Douazeci pot sa stocheze milioane de
valori deodata.