1
00:00:00,195 --> 00:00:03,313
Väčšinu našej histórie,
ľudská technológia pozostávala

2
00:00:03,313 --> 00:00:06,051
z našich mozgov, ohňa a ostrých nástrojov.

3
00:00:06,631 --> 00:00:10,102
Kým sa z ohňa a ostrý nástrojov
stali elektrárne a jadrové zbrane,

4
00:00:10,102 --> 00:00:12,692
najväčší pokrok zaznamenali
naše mozgy.

5
00:00:13,132 --> 00:00:17,619
Od 60tich rokov, sila našich mozgových
počítačov rastie exponenciálne,

6
00:00:17,619 --> 00:00:21,794
čím umožňuje počítačom byť zároveň
menšími a výkonnejšími naraz.

7
00:00:22,524 --> 00:00:25,444
Ale tento proces sa chystá
naraziť na fyzikálne limity.

8
00:00:25,834 --> 00:00:28,721
Počítačové súčiastky začínajú
dosahovať veľkosť atómu.

9
00:00:29,391 --> 00:00:32,689
Na to, aby sme pochopili prečo je to problém
je nutné si ujasniť nejaké základy.


10
00:00:39,666 --> 00:00:43,903
Počítač je vytvorený z veľmi jednoduchých
komponentov vykonávajúcich veľmi jendouché veci,

11
00:00:43,903 --> 00:00:48,474
reprezentovaním dát, spôsobmi ich spracovania
a kontrolným mechanizmom.

12
00:00:49,064 --> 00:00:50,678
Počítačové čipy obsahujú moduly,

13
00:00:50,678 --> 00:00:53,906
ktoré obsahujú logické brány,
ktoré obsahujú tranzistory.

14
00:00:54,556 --> 00:00:58,459
Tranzistor je najjednoduchšia forma
spracovania dát v počítači,

15
00:00:58,459 --> 00:01:01,555
jednoducho, preínač, ktorý vie buď
otvoriť alebo zablokovať

16
00:01:01,555 --> 00:01:03,479
cestu prechádzajúcim informáciám.

17
00:01:03,939 --> 00:01:08,463
Táto informácia je tvorení bitmi,
ktoré môžu byť nastavené na 0 alebo 1.

18
00:01:09,073 --> 00:01:12,982
Kombinácie viacerých bitov sa používajú
na reprezentáciu zložitejších informácií.

19
00:01:13,502 --> 00:01:18,025
Tranzistori sa kombinujú, aby vytvárali
logické brány, ktoré stále robia veľmi jednduché veci.

20
00:01:18,025 --> 00:01:22,888
Napríklad AND brána posiela na výstup 1,
ak sú VŠETKY jeho vstupy 1

21
00:01:22,888 --> 00:01:25,104
inak na výstup pošle 0.

22
00:01:25,664 --> 00:01:28,982
Nakoniec kombinácie logických brán
tvoria významné moduly,

23
00:01:28,982 --> 00:01:31,066
napríklad spočítavanie dvoch čísel.

24
00:01:31,446 --> 00:01:35,134
Keď už vieme spočítavať, tak vieme aj násobiť,
a ak vieme násobiť,

25
00:01:35,134 --> 00:01:36,851
tak môžeme robiť v podstate hocičo.

26
00:01:37,481 --> 00:01:41,038
Keďže všetky základné operácie sú doslova
jednoduchšie ako prvácka matematika,

27
00:01:41,038 --> 00:01:43,729
môžeme si predstaviť počítač
ako skupinu sedem-ročných detí

28
00:01:43,729 --> 00:01:46,038
odpovedajúcich na základné matematické operácie.

29
00:01:46,578 --> 00:01:50,717
Dosť veľká skupina takýchto detí môže
vypočítať čokoľvek od astrofyziky až po Zeusa.

30
00:01:51,277 --> 00:01:53,617
Avšak, s časťami menšími
a menšími,

31
00:01:53,617 --> 00:01:56,049
kvantová fyzika robí veci zložitejše.

32
00:01:56,649 --> 00:01:59,805
V skratke, tranzistor
je len elektrický prepínač.

33
00:02:00,105 --> 00:02:03,111
Elektrika sú pohybujúce sa elektróny
z jedného miesta na druhé,

34
00:02:03,111 --> 00:02:07,818
takže prepínač je priechod, ktorý môže blokovať
elektróny pohybujúce sa jedným smerom.

35
00:02:08,408 --> 00:02:11,678
Dnes je typická veľkosť
tranzistoru 14nm,

36
00:02:11,678 --> 00:02:15,481
čo je približne 8x menej
ako priemer vírusu HIV

37
00:02:15,481 --> 00:02:18,451
a 500x menej
ako červená krvinka.

38
00:02:18,931 --> 00:02:22,497
Ako sa tranzistory zmenšujú
až na veľkosť len pár atómov,

39
00:02:22,497 --> 00:02:25,929
elektróny sa môžu preniesť
na druhú stranu blokovaného priechodu

40
00:02:25,929 --> 00:02:28,173
pomocou procesu zvaného
kvantové tunelovanie.

41
00:02:28,643 --> 00:02:31,649
V kvantovej ríši, fyzika
pracuje trochu inak

42
00:02:31,649 --> 00:02:33,358
predvídateľne ako sme zvyknutý

43
00:02:33,358 --> 00:02:36,561
a tradičné počítače
prestanú dávať zmysel.

44
00:02:37,071 --> 00:02:40,935
Blížime k reálnej fyzickej
bariére pre náš technologický vývoj.

45
00:02:41,655 --> 00:02:44,001
Aby sme vyriešili tento problém,
vedci sa pokúšajú

46
00:02:44,001 --> 00:02:47,016
použiť nezvyčajné kvantové vlastnosti
v náš prospech

47
00:02:47,016 --> 00:02:49,052
tým, že vyrábajú kvantové počítače.

48
00:02:49,664 --> 00:02:53,141
V bežných počítačoch, sú najmenšou
jednotkou informácie bity.

49
00:02:53,611 --> 00:02:57,787
Kvantové počítače používajú kubity [qubits], ktoré
taktiež môžu nadobudnúť jednu z dvoch hodnôt.

50
00:02:58,287 --> 00:03:00,613
Kubit môže byť jeden
z dvoj-úrovňového kvantového systému,

51
00:03:00,613 --> 00:03:04,290
ako je rotácia [spin] v magnetickom poli
alebo samotný fotón.

52
00:03:04,580 --> 00:03:07,518
0 a 1 sú možné
stavy tohoto systému,

53
00:03:07,518 --> 00:03:10,678
ako horizontálna
alebo vertikálna polarizácia fotónu.

54
00:03:11,148 --> 00:03:14,524
V kvantovom svete sa kubit nemusí
nechádzať v jednom z dvoch stavov.


55
00:03:14,524 --> 00:03:17,656
Môže byť v ľubovoľných pomeroch
v oboch stavoch naraz.

56
00:03:17,896 --> 00:03:19,905
To sa nazýva superpozícia.

57
00:03:20,355 --> 00:03:24,270
Ale hneď ako budete testovať jeho hodnotu,
napríklad pošlete fotón cez filter,

58
00:03:24,270 --> 00:03:28,664
musí sa rozhodnúť byť polarizovaný buď
vertikálne alebo horizontálne.

59
00:03:29,234 --> 00:03:33,722
Takže, pokým je nepozorovaný, kubit
je v superpozícii pravdepodobností

60
00:03:33,722 --> 00:03:36,953
pre 0 alebo 1, a nevieme 
predpovedať ktorý to bude.

61
00:03:37,623 --> 00:03:41,690
Ale v okamihu ako ho odmeriame,
spadne do jedného z určitých stavov.

62
00:03:42,380 --> 00:03:44,537
Superpozícia mení hru.

63
00:03:45,267 --> 00:03:48,233
4 klasické bity môžu byť
v jednej z dvoch na štvrtú

64
00:03:48,233 --> 00:03:50,040
rôznych kombinácii v jednom čase.

65
00:03:50,422 --> 00:03:54,400
Spolu to je 16 možných kombinácií,
z ktorých môžeme použiť len jednu.

66
00:03:54,960 --> 00:03:57,016
Avšak, 4 kubity v superpozícii

67
00:03:57,016 --> 00:04:00,202
môžu byť v každej z tých
16 kombinácií naraz.

68
00:04:00,875 --> 00:04:04,020
Toto číslo rastie exponenciálne
s každým ďalším kubitom.

69
00:04:04,530 --> 00:04:08,110
20 kubitov môže naraz
ukladať paralelne až milión hodnôt.

70
00:04:08,780 --> 00:04:11,680
Naozaj zvláštna a nezvyčajná vlastnosť,
ktorú môžu mať kubity

71
00:04:11,680 --> 00:04:15,147
je PREPLETENIE, úzke spojenie,
ktoré spôsobuje, že každý z kubitov

72
00:04:15,147 --> 00:04:17,968
reaguje na zmenu stavu
ďalšieho kubitu okamžite,

73
00:04:17,968 --> 00:04:20,084
nezávisle na ich vzájomnej vzdialenosti.

74
00:04:20,564 --> 00:04:23,254
To znamená, že meraním len
jedného prepleteného kubitu,

75
00:04:23,254 --> 00:04:27,562
môžeme priamo odvodiť vlastnosti jeho
partnera bez toho aby sme ho museli zmerať.

76
00:04:27,942 --> 00:04:30,718
Manipulácia kubitmi je ďalší hlavolam.

77
00:04:31,118 --> 00:04:34,010
Bežná logická brána dostane
jednoduchú množinu vstupov

78
00:04:34,010 --> 00:04:36,133
a vyprodukuje konečný výstup.

79
00:04:36,654 --> 00:04:39,863
Kvantová brána manipuluje so vstupom
superpozícií

80
00:04:39,863 --> 00:04:44,780
zrotuje možnosti a vyprodukuje
ďalšiu superpozíciu na výstupe.

81
00:04:45,430 --> 00:04:49,965
Takže kvantový počítač nastaví nejaké kubity,
aplikuje kvantové brány aby ich preplietla,

82
00:04:49,965 --> 00:04:53,171
zmanipuluje možnosti a nakoniec
odmeria výstup,

83
00:04:53,171 --> 00:04:57,501
rútiac superpozície do aktuálnej
postupnosti núl a jednotiek.

84
00:04:57,991 --> 00:05:00,996
Čo to znamená je, že
dostaneme celú postupnosť výpočtov,

85
00:05:00,996 --> 00:05:04,138
ktoré sú možné s daným nastavením,
všetky získané v tom istom čase.

86
00:05:04,728 --> 00:05:06,895
Nakoniec, môžeme odmerať
len jeden z výsledkov,

87
00:05:06,895 --> 00:05:09,466
a len ten bude pravdepodobne
ten, ktorý chceme,

88
00:05:09,466 --> 00:05:11,697
takže ho budeme musieť
skontrlovať dva-krát a skúsiť znova.

89
00:05:12,717 --> 00:05:15,886
Ale rozumným využívaním
superpozícií a prepojení

90
00:05:15,886 --> 00:05:17,888
to môže byť exponenciálne efektívnejšie

91
00:05:17,888 --> 00:05:20,427
než ako by to bolo možné
na klasickom počítači.

92
00:05:21,747 --> 00:05:25,463
Takže, pokiaľ kvantové počítače pravdepodobne
nenahradia naše domáce počítače,

93
00:05:25,463 --> 00:05:28,201
v niektorých oblastiah sú oveľa ľepšie.

94
00:05:28,771 --> 00:05:30,457
Jedna z oblastí je vyhľadávanie v databázach.

95
00:05:30,817 --> 00:05:32,264
Vyhľadať niečo v databáze,

96
00:05:32,264 --> 00:05:35,479
znamená pre bežný počítač
otestovať každý jeden záznam.

97
00:05:36,019 --> 00:05:38,812
Kvantové algoritmy potrebujú
len odmocninu z toho času,

98
00:05:38,812 --> 00:05:41,934
čo pre veľké databázy znamená
obrovský rozdiel.

99
00:05:42,761 --> 00:05:46,595
Najpopulárnejším využitím kvantových počítačov
je ruinovanie IT bezpečnosti.

100
00:05:47,235 --> 00:05:49,746
Práve teraz, vaš prehľadávanie,
emaily a bankové dáta

101
00:05:49,746 --> 00:05:53,193
sú zabezpečené šifrovaným systémom,
v ktorom dáte každému

102
00:05:53,193 --> 00:05:56,587
verejný kľúč na zakódovanie
správy, ktorú viete dekódovať len vy.

103
00:05:57,057 --> 00:05:59,889
Problém je, že tento
verejný kľúč môže byť použitý

104
00:05:59,889 --> 00:06:02,014
na vypočítanie vašeho súkromného kľúča.

105
00:06:02,544 --> 00:06:05,520
Naštastie, vykonávanie nevyhnutnej
matematiky na bežnom počítači

106
00:06:05,520 --> 00:06:07,690
by trvalo doslova roky
pokusov a omylov.

107
00:06:08,110 --> 00:06:10,520
Ale kvantový počítač
s exponenciálnym zrýchlením

108
00:06:10,520 --> 00:06:11,906
by to zvládol za cvhílku.

109
00:06:12,636 --> 00:06:15,345
Ďalším naozaj vzrušujúcim
využitím sú simulácie.

110
00:06:15,795 --> 00:06:18,897
Simulácie kvantového sveta
sú veľmi náročné na zdroje,

111
00:06:18,897 --> 00:06:22,062
a dokonca pri väčších štruktúrach,
ako napríklad molekulách

112
00:06:22,062 --> 00:06:23,954
často chýba presnosť.

113
00:06:24,504 --> 00:06:28,254
Takže prečo nezačať simulovať kvantovú fyziku
s naozajstnou kvantovou fyzikou?

114
00:06:29,004 --> 00:06:31,888
Kvantové simulácie môžu poskytnúť
nové pohľady na proteíny,

115
00:06:31,888 --> 00:06:33,783
ktoré môžu priniesť revolúciu v medicíne.

116
00:06:34,403 --> 00:06:36,878
Momentálne však netušíme
či kvantové počítače budú

117
00:06:36,878 --> 00:06:40,680
len veľmi špeciálny nástroj
alebo veľká revolúcia pre ľudstvo.

118
00:06:41,090 --> 00:06:43,733
Nemáme potuchy kde
sa nachádzajú limity technológie

119
00:06:43,733 --> 00:06:45,863
a je len jeden spôsob ako to zistiť!

120
00:06:47,563 --> 00:06:50,625
Toto video je podporované
Austrálskou Akadémiou Vied,

121
00:06:50,625 --> 00:06:53,525
ktorá propaguje a podporuje
napredovanie vo vede.

122
00:06:54,425 --> 00:06:56,595
Naučte sa viac o danej téme
a podobných na

123
00:06:56,595 --> 00:06:58,567
www.nova.org.au

124
00:06:58,911 --> 00:07:01,917
Bolo skvelé pracovať s nimi,
takže skočte pozrieť na ich stránku!

125
00:07:02,387 --> 00:07:06,070
Naše videá sú taktiež tvorené
vašou podporou na Patreon.com.

126
00:07:06,630 --> 00:07:10,796
Ak máte chuť nás podporiť a stať sa
súčasťou Kurzgesagt armády,

127
00:07:10,796 --> 00:07:12,361
skočte pozrieť na našu stánku Patreon!