Quantum computing – úvod

13. 5. 2020 Azure, Programming

Zajímají vás nové technologie, chtěli byste se dozvědět více o novém způsobu fungování počítačů a kvantových výpočtech? Neváhejte a přečtěte si článek o nejnovější službě Azure Quantum.

Image result for quantum azure
Představení Azure Quantum | Zdroj: mspoweruser.com

Řešení některých problémů týkajících se strojového učení, kryptografie a mnoha dalších odvětví by dnešním počítačům trvalo miliony let. Proto přichází Microsoft na trh se svým novým Azure Quantum, balíkem kvantových služeb, které sahají od předem postavených řešení přes kvantový software až po kvantový hardware a v neposlední řadě samozřejmě Quantum Development Kit, což je open-source sada pro vývojáře obsahující všechny potřebné nástroje pro stavbu kvantových řešení.

Image result for quantum azure
Schrödingerova kočka, která funguje jako maskot pro Azure Quantum | Zdroj: azure.microsoft.com

V tomto článku vám postupně vysvětlím, co tyto pojmy znamenají. Proč byste se právě vy měli o quantum computing v budoucnosti zajímat? Ale před všemi těmi termíny si pojďme vysvětlit, co to vlastně ten quantum computing, česky kvantové výpočty, znamená.

Kvantové výpočty a kvantový hardware

Výše již několikrát zmiňované kvantové výpočty jsou výpočetní model a jsou navržené tak, aby využívaly kvantové chování k urychlení klasických algoritmů nebo aby přinášely zcela nové způsoby modelování řešení. A už teď asi chápete, že v tomto článku budou mnohokrát použita slova, jako je kvantum, kvantové atd. Pojďme si tedy říct, co to vlastně „kvantum“ je.

Kvantum je fyzikální pojem, který zavedl německý fyzik Max Planck v roce 1900. Tehdy se studovalo záření zahřátých těles a nedařilo se najít teorii, která by vysvětlila v laboratořích naměřené závislosti vyzařování. Před Planckem předpokládali, že elektromagnetické záření se uvolňuje z povrchu těles spojitě jako vlny a pak se jako spojité vlny šíří prostorem. Planck udělal úvahu: Co když se záření odtrhává po určitých „kusech“? Tyto kusy záření nazval kvanta a položil tak základy kvantové fyziky, ze které se následně vyvinulo mnoho aplikací včetně kvantových počítačů. Planckova teorie dokonale vysvětlila záření zahřátých těles. ​

RNDr. Vladimír Vícha

Kvantový software

Další výše zmiňovaný pojem je kvantový software. Ten velmi úzce souvisí s pojmy kvantový hardware a Quantum Development Kit. Jako každý komponent balíku Azure Quantum přináší neomezenou škálovatelnost. Je to kompletní balík pro jakoukoli práci s kvantovými výpočty, navíc přináší nový programovací jazyk vyšší úrovně Q# na vývoj aplikací a algoritmů, který sice není jádrem tohoto článku, ale doporučuji si o něm přečíst více.

Kvantový hardware

Ke kvantovému hardware pouze zmíním, že je to stále technologie v útlých začátcích a že Microsoft vyvíjí jeden z prvních kvantových počítačů. Pro představu – jak komponenty takového počítače vypadají, se můžete podívat na obrázek níže.

Image result for quantum azure
Návrh toho, jak budou vypadat komponenty nových kvantových počítačů | Zdroj: cnn.com

Využití v praxi

Závěrem vám řeknu něco málo o využití v praxi a motivaci, proč se dále o tuto problematiku zajímat. Za mě jedním z nejzajímavějších a objektivně nejpopulárnějších příkladů využití je kryptografie, kde už se v roce 1994 ukázalo, že správně navržený kvantový počítač dokáže prolomit většinu tehdejších šifer. Bohužel takto daleko se zatím kvantový hardware nedostal, ale určitě se můžeme v následujících letech na takovou implementaci těšit.

Cituji článek Post-quantum Cryptography VPN publikovaný na webu Microsoftu: „Nejoptimističtější odhady tvrdí, že bychom mohli počítat s dostatečně silným a stabilním kvantovým počítačem, který by byl schopen rozbít dnešní ‚kryptografii veřejného klíče‘ za 5 a více let.“

Dále určitě stojí za zmínku využití ve strojovém učení. A to hlavně díky neskutečným schopnostem kvantových počítačů zpracovávat velký počet numerických operací. Už dokonce existují algoritmy, které umožňují exponenciálně rychlejší práci kvantových počítačů, než těch klasických.

Odkazy

Tady jsou odkazy na další osobní rozvoj v poli kvantových výpočtů, které určitě doporučuji číst, pokud vás tato tematika zaujala:

Nastavení souborů Cookies

1. Co jsou soubory cookies

Soubory cookies jsou krátké textové soubory, které internetová stránka odešle do vašeho prohlížeče. Umožňují internetové stránce zaznamenat informace o vaší návštěvě, například zvolený jazyk a podobně. Následující návštěva stránek tak pro vás může být snazší a příjemnější. Soubory cookies jsou důležité, neboť bez nich by procházení sítě Internet bylo mnohem složitější. Soubory cookies umožňují lepší využití naší internetové stránky a přizpůsobení jejího obsahu vašim potřebám. Soubory cookies používá téměř každá internetová stránka na světě.

2. Druhy souborů cookies

Relační (tedy dočasné) soubory cookies nám umožňují propojovat vaše jednotlivé aktivity po dobu prohlížení těchto internetových stránek. V okamžiku otevření okna vašeho prohlížeče se tyto soubory vytvoří a po zavření okna vašeho prohlížeče se odstraní.

Trvalé soubory cookies nám pomáhají váš počítač identifikovat, jestliže opětovně navštívíte naši internetovou stránku.

3. Využívání souborů cookies

V souladu s ustanovením § 89 odst. 3 zák. č. 127/2005 Sb., o elektronických komunikacích, v účinném znění, si vás tímto dovolujeme informovat, že naše internetové stránky využívají pro svoji činnost soubory cookies, tedy vaše soubory cookies, včetně trvalých, zpracováváme.

Internetové prohlížeče obvykle obsahují správu souborů cookies. V rámci nastavení vašeho prohlížeče tak pravděpodobně můžete jednotlivé soubory cookies ručně mazat, blokovat či zcela zakázat jejich používání. Pro více informací použijte nápovědu vašeho internetového prohlížeče. Jsou-li cookies povoleny, lze toto nastavení internetového prohlížeče považovat za souhlas se zpracováním osobních údajů.

4. Účel použití souborů cookies

K personalizaci obsahu a reklam, poskytování funkcí sociálních médií a analýze naší návštěvnosti využíváme soubory cookies. Informace o tom, jak náš web používáte, sdílíme se svými partnery působícími v oblasti sociálních médií, inzerce a analýz. Používáním internetových stránek vyjadřujete souhlas propojením následujících služeb: Google Analytics, Google Tag Manager, Facebook Pixel, Microsoft Clarity.

Soubory cookies využíváme, kromě účelu uvedeného v předchozím odstavci, pouze pro měření návštěvnosti webové stránky.

5. Správce osobních údajů

Provozovatelem webové stránky studuj.digital a správcem osobních údajů je společnost: pg-sec s.r.o., sídlem Rybná 716/24, Staré Město, 110 00 Praha 1, identifikační číslo 09580905, zapsaná v obchodním rejstříku Městského soudu v Praze, oddíl C, vložka 338028.

​6. Zásady ochrany osobních údajů

Podrobnější informace o souborech cookies a zpracování tvých osobních údajů najdete v našich Zásadách ochrany osobních údajů.

Nezbytné

Tyto soubory cookie jsou nutné pro základní funkce stránky, a jsou proto vždy povolené. Mezi ně patří soubory cookie, které stránce umožňují si vás zapamatovat při procházení stránky v rámci jedné relace nebo, pokud o ně požádáte, mezi relacemi.

Volitelné

Výkon

Tyto soubory cookie nám pomáhají vylepšovat funkce stránek sledováním využití této webové stránky. V některých případech zrychlují zpracování vašeho požadavku a umožňují nám zapamatovat si vaše vybrané předvolby na stránce. Pokud soubory cookie zakážete, může se tím zhoršit přesnost našich doporučení a zpomalit funkčnost stránek.

Sociální média a relamy

Díky souborům cookies sociálních médií si můžete připojit ke svým sociálním sítím a prostřednictvím sociálních médií sdílet obsah z naší webové stránky. Reklamní soubory cookie (třetích stran) shromažďují informace pro lepší přizpůsobení reklamy tvým zájmům, a to na webových stránkách studuj.digital i mimo ně. V některých případech tyto soubory cookies zpracovávají vaše osobní údaje. Pokud chcete získat více informací o zpracování osobních údajů, přečtěte si naše Zásady ochrany osobních údajů. Pokud zakážete soubory cookies, mohou se zobrazovat reklamy, které méně souvisejí s vašimi zájmy, nebo nebudete moci účinně používat odkazy na Facebook, Instagram či jiné sociální sítě anebo nebudete moci sdílet obsah na sociálnch médiích.