WEBVTT

00:00:00.195 --> 00:00:03.313
Väčšinu našej histórie,
ľudská technológia pozostávala

00:00:03.313 --> 00:00:06.051
z našich mozgov, ohňa a ostrých nástrojov.

00:00:06.631 --> 00:00:10.102
Kým sa z ohňa a ostrý nástrojov
stali elektrárne a jadrové zbrane,

00:00:10.102 --> 00:00:12.692
najväčší pokrok zaznamenali
naše mozgy.

00:00:13.132 --> 00:00:17.619
Od 60tich rokov, sila našich mozgových
počítačov rastie exponenciálne,

00:00:17.619 --> 00:00:21.794
čím umožňuje počítačom byť zároveň
menšími a výkonnejšími naraz.

00:00:22.524 --> 00:00:25.444
Ale tento proces sa chystá
naraziť na fyzikálne limity.

00:00:25.834 --> 00:00:28.721
Počítačové súčiastky začínajú
dosahovať veľkosť atómu.

00:00:29.391 --> 00:00:32.689
Na to, aby sme pochopili prečo je to problém
je nutné si ujasniť nejaké základy.


00:00:39.666 --> 00:00:43.903
Počítač je vytvorený z veľmi jednoduchých
komponentov vykonávajúcich veľmi jendouché veci,

00:00:43.903 --> 00:00:48.474
reprezentovaním dát, spôsobmi ich spracovania
a kontrolným mechanizmom.

00:00:49.064 --> 00:00:50.678
Počítačové čipy obsahujú moduly,

00:00:50.678 --> 00:00:53.906
ktoré obsahujú logické brány,
ktoré obsahujú tranzistory.

00:00:54.556 --> 00:00:58.459
Tranzistor je najjednoduchšia forma
spracovania dát v počítači,

00:00:58.459 --> 00:01:01.555
jednoducho, preínač, ktorý vie buď
otvoriť alebo zablokovať

00:01:01.555 --> 00:01:03.479
cestu prechádzajúcim informáciám.

00:01:03.939 --> 00:01:08.463
Táto informácia je tvorení bitmi,
ktoré môžu byť nastavené na 0 alebo 1.

00:01:09.073 --> 00:01:12.982
Kombinácie viacerých bitov sa používajú
na reprezentáciu zložitejších informácií.

00:01:13.502 --> 00:01:18.025
Tranzistori sa kombinujú, aby vytvárali
logické brány, ktoré stále robia veľmi jednduché veci.

00:01:18.025 --> 00:01:22.888
Napríklad AND brána posiela na výstup 1,
ak sú VŠETKY jeho vstupy 1

00:01:22.888 --> 00:01:25.104
inak na výstup pošle 0.

00:01:25.664 --> 00:01:28.982
Nakoniec kombinácie logických brán
tvoria významné moduly,

00:01:28.982 --> 00:01:31.066
napríklad spočítavanie dvoch čísel.

00:01:31.446 --> 00:01:35.134
Keď už vieme spočítavať, tak vieme aj násobiť,
a ak vieme násobiť,

00:01:35.134 --> 00:01:36.851
tak môžeme robiť v podstate hocičo.

00:01:37.481 --> 00:01:41.038
Keďže všetky základné operácie sú doslova
jednoduchšie ako prvácka matematika,

00:01:41.038 --> 00:01:43.729
môžeme si predstaviť počítač
ako skupinu sedem-ročných detí

00:01:43.729 --> 00:01:46.038
odpovedajúcich na základné matematické operácie.

00:01:46.578 --> 00:01:50.717
Dosť veľká skupina takýchto detí môže
vypočítať čokoľvek od astrofyziky až po Zeusa.

00:01:51.277 --> 00:01:53.617
Avšak, s časťami menšími
a menšími,

00:01:53.617 --> 00:01:56.049
kvantová fyzika robí veci zložitejše.

00:01:56.649 --> 00:01:59.805
V skratke, tranzistor
je len elektrický prepínač.

00:02:00.105 --> 00:02:03.111
Elektrika sú pohybujúce sa elektróny
z jedného miesta na druhé,

00:02:03.111 --> 00:02:07.818
takže prepínač je priechod, ktorý môže blokovať
elektróny pohybujúce sa jedným smerom.

00:02:08.408 --> 00:02:11.678
Dnes je typická veľkosť
tranzistoru 14nm,

00:02:11.678 --> 00:02:15.481
čo je približne 8x menej
ako priemer vírusu HIV

00:02:15.481 --> 00:02:18.451
a 500x menej
ako červená krvinka.

00:02:18.931 --> 00:02:22.497
Ako sa tranzistory zmenšujú
až na veľkosť len pár atómov,

00:02:22.497 --> 00:02:25.929
elektróny sa môžu preniesť
na druhú stranu blokovaného priechodu

00:02:25.929 --> 00:02:28.173
pomocou procesu zvaného
kvantové tunelovanie.

00:02:28.643 --> 00:02:31.649
V kvantovej ríši, fyzika
pracuje trochu inak

00:02:31.649 --> 00:02:33.358
predvídateľne ako sme zvyknutý

00:02:33.358 --> 00:02:36.561
a tradičné počítače
prestanú dávať zmysel.

00:02:37.071 --> 00:02:40.935
Blížime k reálnej fyzickej
bariére pre náš technologický vývoj.

00:02:41.655 --> 00:02:44.001
Aby sme vyriešili tento problém,
vedci sa pokúšajú

00:02:44.001 --> 00:02:47.016
použiť nezvyčajné kvantové vlastnosti
v náš prospech

00:02:47.016 --> 00:02:49.052
tým, že vyrábajú kvantové počítače.

00:02:49.664 --> 00:02:53.141
V bežných počítačoch, sú najmenšou
jednotkou informácie bity.

00:02:53.611 --> 00:02:57.787
Kvantové počítače používajú kubity [qubits], ktoré
taktiež môžu nadobudnúť jednu z dvoch hodnôt.

00:02:58.287 --> 00:03:00.613
Kubit môže byť jeden
z dvoj-úrovňového kvantového systému,

00:03:00.613 --> 00:03:04.290
ako je rotácia [spin] v magnetickom poli
alebo samotný fotón.

00:03:04.580 --> 00:03:07.518
0 a 1 sú možné
stavy tohoto systému,

00:03:07.518 --> 00:03:10.678
ako horizontálna
alebo vertikálna polarizácia fotónu.

00:03:11.148 --> 00:03:14.524
V kvantovom svete sa kubit nemusí
nechádzať v jednom z dvoch stavov.


00:03:14.524 --> 00:03:17.656
Môže byť v ľubovoľných pomeroch
v oboch stavoch naraz.

00:03:17.896 --> 00:03:19.905
To sa nazýva superpozícia.

00:03:20.355 --> 00:03:24.270
Ale hneď ako budete testovať jeho hodnotu,
napríklad pošlete fotón cez filter,

00:03:24.270 --> 00:03:28.664
musí sa rozhodnúť byť polarizovaný buď
vertikálne alebo horizontálne.

00:03:29.234 --> 00:03:33.722
Takže, pokým je nepozorovaný, kubit
je v superpozícii pravdepodobností

00:03:33.722 --> 00:03:36.953
pre 0 alebo 1, a nevieme 
predpovedať ktorý to bude.

00:03:37.623 --> 00:03:41.690
Ale v okamihu ako ho odmeriame,
spadne do jedného z určitých stavov.

00:03:42.380 --> 00:03:44.537
Superpozícia mení hru.

00:03:45.267 --> 00:03:48.233
4 klasické bity môžu byť
v jednej z dvoch na štvrtú

00:03:48.233 --> 00:03:50.040
rôznych kombinácii v jednom čase.

00:03:50.422 --> 00:03:54.400
Spolu to je 16 možných kombinácií,
z ktorých môžeme použiť len jednu.

00:03:54.960 --> 00:03:57.016
Avšak, 4 kubity v superpozícii

00:03:57.016 --> 00:04:00.202
môžu byť v každej z tých
16 kombinácií naraz.

00:04:00.875 --> 00:04:04.020
Toto číslo rastie exponenciálne
s každým ďalším kubitom.

00:04:04.530 --> 00:04:08.110
20 kubitov môže naraz
ukladať paralelne až milión hodnôt.

00:04:08.780 --> 00:04:11.680
Naozaj zvláštna a nezvyčajná vlastnosť,
ktorú môžu mať kubity

00:04:11.680 --> 00:04:15.147
je PREPLETENIE, úzke spojenie,
ktoré spôsobuje, že každý z kubitov

00:04:15.147 --> 00:04:17.968
reaguje na zmenu stavu
ďalšieho kubitu okamžite,

00:04:17.968 --> 00:04:20.084
nezávisle na ich vzájomnej vzdialenosti.

00:04:20.564 --> 00:04:23.254
To znamená, že meraním len
jedného prepleteného kubitu,

00:04:23.254 --> 00:04:27.562
môžeme priamo odvodiť vlastnosti jeho
partnera bez toho aby sme ho museli zmerať.

00:04:27.942 --> 00:04:30.718
Manipulácia kubitmi je ďalší hlavolam.

00:04:31.118 --> 00:04:34.010
Bežná logická brána dostane
jednoduchú množinu vstupov

00:04:34.010 --> 00:04:36.133
a vyprodukuje konečný výstup.

00:04:36.654 --> 00:04:39.863
Kvantová brána manipuluje so vstupom
superpozícií

00:04:39.863 --> 00:04:44.780
zrotuje možnosti a vyprodukuje
ďalšiu superpozíciu na výstupe.

00:04:45.430 --> 00:04:49.965
Takže kvantový počítač nastaví nejaké kubity,
aplikuje kvantové brány aby ich preplietla,

00:04:49.965 --> 00:04:53.171
zmanipuluje možnosti a nakoniec
odmeria výstup,

00:04:53.171 --> 00:04:57.501
rútiac superpozície do aktuálnej
postupnosti núl a jednotiek.

00:04:57.991 --> 00:05:00.996
Čo to znamená je, že
dostaneme celú postupnosť výpočtov,

00:05:00.996 --> 00:05:04.138
ktoré sú možné s daným nastavením,
všetky získané v tom istom čase.

00:05:04.728 --> 00:05:06.895
Nakoniec, môžeme odmerať
len jeden z výsledkov,

00:05:06.895 --> 00:05:09.466
a len ten bude pravdepodobne
ten, ktorý chceme,

00:05:09.466 --> 00:05:11.697
takže ho budeme musieť
skontrlovať dva-krát a skúsiť znova.

00:05:12.717 --> 00:05:15.886
Ale rozumným využívaním
superpozícií a prepojení

00:05:15.886 --> 00:05:17.888
to môže byť exponenciálne efektívnejšie

00:05:17.888 --> 00:05:20.427
než ako by to bolo možné
na klasickom počítači.

00:05:21.747 --> 00:05:25.463
Takže, pokiaľ kvantové počítače pravdepodobne
nenahradia naše domáce počítače,

00:05:25.463 --> 00:05:28.201
v niektorých oblastiah sú oveľa ľepšie.

00:05:28.771 --> 00:05:30.457
Jedna z oblastí je vyhľadávanie v databázach.

00:05:30.817 --> 00:05:32.264
Vyhľadať niečo v databáze,

00:05:32.264 --> 00:05:35.479
znamená pre bežný počítač
otestovať každý jeden záznam.

00:05:36.019 --> 00:05:38.812
Kvantové algoritmy potrebujú
len odmocninu z toho času,

00:05:38.812 --> 00:05:41.934
čo pre veľké databázy znamená
obrovský rozdiel.

00:05:42.761 --> 00:05:46.595
Najpopulárnejším využitím kvantových počítačov
je ruinovanie IT bezpečnosti.

00:05:47.235 --> 00:05:49.746
Práve teraz, vaš prehľadávanie,
emaily a bankové dáta

00:05:49.746 --> 00:05:53.193
sú zabezpečené šifrovaným systémom,
v ktorom dáte každému

00:05:53.193 --> 00:05:56.587
verejný kľúč na zakódovanie
správy, ktorú viete dekódovať len vy.

00:05:57.057 --> 00:05:59.889
Problém je, že tento
verejný kľúč môže byť použitý

00:05:59.889 --> 00:06:02.014
na vypočítanie vašeho súkromného kľúča.

00:06:02.544 --> 00:06:05.520
Naštastie, vykonávanie nevyhnutnej
matematiky na bežnom počítači

00:06:05.520 --> 00:06:07.690
by trvalo doslova roky
pokusov a omylov.

00:06:08.110 --> 00:06:10.520
Ale kvantový počítač
s exponenciálnym zrýchlením

00:06:10.520 --> 00:06:11.906
by to zvládol za cvhílku.

00:06:12.636 --> 00:06:15.345
Ďalším naozaj vzrušujúcim
využitím sú simulácie.

00:06:15.795 --> 00:06:18.897
Simulácie kvantového sveta
sú veľmi náročné na zdroje,

00:06:18.897 --> 00:06:22.062
a dokonca pri väčších štruktúrach,
ako napríklad molekulách

00:06:22.062 --> 00:06:23.954
často chýba presnosť.

00:06:24.504 --> 00:06:28.254
Takže prečo nezačať simulovať kvantovú fyziku
s naozajstnou kvantovou fyzikou?

00:06:29.004 --> 00:06:31.888
Kvantové simulácie môžu poskytnúť
nové pohľady na proteíny,

00:06:31.888 --> 00:06:33.783
ktoré môžu priniesť revolúciu v medicíne.

00:06:34.403 --> 00:06:36.878
Momentálne však netušíme
či kvantové počítače budú

00:06:36.878 --> 00:06:40.680
len veľmi špeciálny nástroj
alebo veľká revolúcia pre ľudstvo.

00:06:41.090 --> 00:06:43.733
Nemáme potuchy kde
sa nachádzajú limity technológie

00:06:43.733 --> 00:06:45.863
a je len jeden spôsob ako to zistiť!

00:06:47.563 --> 00:06:50.625
Toto video je podporované
Austrálskou Akadémiou Vied,

00:06:50.625 --> 00:06:53.525
ktorá propaguje a podporuje
napredovanie vo vede.

00:06:54.425 --> 00:06:56.595
Naučte sa viac o danej téme
a podobných na

00:06:56.595 --> 00:06:58.567
www.nova.org.au

00:06:58.911 --> 00:07:01.917
Bolo skvelé pracovať s nimi,
takže skočte pozrieť na ich stránku!

00:07:02.387 --> 00:07:06.070
Naše videá sú taktiež tvorené
vašou podporou na Patreon.com.

00:07:06.630 --> 00:07:10.796
Ak máte chuť nás podporiť a stať sa
súčasťou Kurzgesagt armády,

00:07:10.796 --> 00:07:12.361
skočte pozrieť na našu stánku Patreon!