Ο ΠΡΩΤΟΣ ΚΒΑΝΤΙΚΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗΣ FULL MADE IN JAPAN ΕΙΝΑΙ ΓΕΓΟΝΟΣ!
Ιαπωνία μόλις παρουσίασε τον πρώτο της πλήρως εγχώριο κβαντικό υπολογιστή, φτιαγμένο εξ ολοκλήρου με ιαπωνικά εξαρτήματα και λογισμικό. Το επίτευγμα αυτό, δείχνει ότι η χώρα μπαίνει δυναμικά στην παγκόσμια κούρσα για την κβαντική υπεροχή.
Το σύστημα που τέθηκε σε λειτουργία στις 28 Ιουλίου, φιλοξενείται στο Πανεπιστημιο της Οσάκα και φιλοδοξεί να ανοίξει τον δρόμο για μια νέα γενιά υπολογιστών που υπόσχονται να ξεπεράσουν κατά πολύ τους ισχυρότερους σημερινούς υπερυπολογιστές.
ΤΟ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΑΝΟΙΧΤΟΥ ΚΩΔΙΚΑ ΚΑΙ Η ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΤΗΝ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ
Ο κβαντικός υπολογιστής χρησιμοποιεί κβαντικά bits (qubits) που λειτουργούν με τις «περίεργες» αρχές της κβαντομηχανικής. Σε αντίθεση με τα συμβατικά bits που είναι 0 ή 1, τα qubits μπορούν να βρίσκονται ταυτόχρονα σε πολλές καταστάσεις. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να κάνουν χιλιάδες υπολογισμούς παράλληλα, επιταχύνοντας προβλήματα που σήμερα χρειάζονται χρόνια για να λυθούν.
Τσιπ 64 qubits ολοκληρωμένου κυκλώματος – RIKEN
Η επιστημονική κοινότητα της χώρας κατάφερε να δημιουργήσει έναν υπερυπολογιστή 100% ιαπωνικό. Όλα τα εξαρτήματα, από τα φίλτρα μέχρι το ειδικό «ψυγείο αραίωσης» που ψύχει το σύστημα σχεδόν στο απόλυτο μηδέν, κατασκευάστηκαν στη χώρα. Χρησιμοποιήθηκε τεχνολογία υπεραγώγιμων qubits, που χρειάζονται ακραία χαμηλές θερμοκρασίες για να λειτουργήσουν χωρίς απώλειες ενέργειας.
Παράλληλα όμως η χώρα αποφάσισε να χρησιμοποιήσει ένα λογισμικό ανοιχτού κώδικα (OQTOPUS), ώστε να μπορούν να το αξιοποιήσουν ερευνητές και εταιρείες με ευελιξία. Κι αυτό είναι εξαιρετικά σημαντικό, αν σκεφτεί κανείς τις δυνατότητες των κβαντικών υπολογιστών η ταχύτητα επεξεργασίας δεδομένων θα φέρει επανάσταση σε πολλούς τομείς, όπως λόγου χάρη στην ανακάλυψη νέων φαρμάκων και μεθόδων αντιμετώπισης ασθενειών, σε προομοιώσεις κλιματικών μοντέλων, στα logistics και τις μεταφορές.
ΑΠΟ ΤΗΝ ΙΑΠΩΝΙΑ ΣΕ ΟΛΟ ΤΟΝ ΚΟΣΜΟ
Παρόλο που η κβαντική τεχνολογία είναι ακόμη στα πρώτα της βήματα, η Ιαπωνία με αυτό το εγχείρημα στέλνει μήνυμα ότι θέλει να παίξει πρωταγωνιστικό ρόλο στην κούρσα των κβαντικών υπολογιστών — μια κούρσα όπου ήδη συμμετέχουν κολοσσοί όπως η IBM, η Google και η Κίνα.
Στην Έκθεση Expo 2025 στην Οσάκα, οι επισκέπτες είχαν μάλιστα την ευκαιρία να συνδεθούν με τον κβαντικό υπολογιστή μέσω cloud και να τρέξουν μικρά κβαντικά προγράμματα, παίρνοντας μια γεύση από το τι μας περιμένει στο μέλλον. Η έκθεση περιλάμβανε επίσης διαδραστικά στοιχεία, δίνοντας τη δυνατότητα στους επισκέπτες να εξερευνήσουν φαινόμενα όπως η κβαντική εμπλοκή.
ΜΑΘΕ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ
ΠΟΙΑ Η ΔΙΑΦΟΡΑ ΚΛΑΣΣΙΚΗΣ ΚΑΙ ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗΣ
Οι κλασικοί υπολογιστές επεξεργάζονται δεδομένα χρησιμοποιώντας δυαδικά bits, τα οποία μπορούν να βρίσκονται σε μία από δύο καταστάσεις — 0 ή 1. Τα bits κωδικοποιούνται πάνω σε τρανζίστορ, που κατασκευάζονται από πυρίτιο, γερμάνιο ή άλλα ημιαγωγικά υλικά.
Οι κβαντικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν σωματίδια όπως ηλεκτρόνια ή φωτόνια, τα οποία λειτουργούν ως κβαντικά bits (qubits). Τα qubits μπορούν να βρίσκονται σε υπέρθεση των καταστάσεων 0 και 1, δηλαδή να υπάρχουν σε πολλαπλές καταστάσεις ταυτόχρονα. Οι παράξενοι νόμοι της κβαντικής φυσικής επιτρέπουν επίσης τα qubits να γίνονται ταυτόχρονα, δηλαδή η κατάσταση πολλών qubits να συνδέεται μεταξύ τους, ακόμα κι αν βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση.
ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΝ ΟΙ ΚΒΑΝΤΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ;
Οι κβαντικοί υπολογιστές έχουν μια εμβληματική δομή που θυμίζει πολυέλαιο. Μέσα σε αυτή τη δομή υπάρχουν σωλήνες και καλώδια που φιλοξενούν διαφορετικά επίπεδα του συστήματος. Συνήθως συνδέονται με τεράστια ψυγεία που ψύχουν τους επεξεργαστές σχεδόν στο απόλυτο μηδέν, ώστε να μειώνεται ο θόρυβος και οι δονήσεις.
Παρότι κάθε κβαντικός υπολογιστής έχει τη δική του αρχιτεκτονική, όλοι μοιράζονται βασικά στοιχεία:
- Επίπεδο κβαντικών δεδομένων (Quantum data plane): Εκεί βρίσκονται τα qubits και γίνεται η επεξεργασία μέσω κβαντικών πυλών. Ορισμένα qubits φτιάχνονται από υπεραγώγιμα στερεά ψυχόμενα σχεδόν στο απόλυτο μηδέν, ενώ άλλα βασίζονται σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία που παγιδεύουν ιόντα (φορτισμένα άτομα) μέσα σε θαλάμους υψηλού κενού.
- Επίπεδο ελέγχου και μέτρησης: Μετατρέπει το ψηφιακό σήμα από τον κλασικό επεξεργαστή σε αναλογικά σήματα που χρησιμοποιούνται από τα qubits.
- Επεξεργαστής ελέγχου & κεντρικός επεξεργαστής: Εκτελούν τους κβαντικούς αλγόριθμους, δηλαδή ακολουθίες λειτουργιών που τρέχουν σε κβαντικό υπολογιστή. Το αποτέλεσμα επιστρέφεται ως κλασικό ψηφιακό σήμα.
- Κβαντικό λογισμικό: Απαραίτητο για να «μεταφράζει» τους αλγόριθμους και να επιτρέπει στον υπολογιστή να εκτελεί πολύπλοκους υπολογισμούς.
ΓΙΑΤΙ ΧΡΕΙΑΖΟΜΑΣΤΕ ΚΒΑΝΤΙΚΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ;
Στη θεωρία, οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να είναι πολύ πιο γρήγοροι από τους κλασικούς και να λύνουν πολύπλοκα προβλήματα ταυτόχρονα. Είναι ιδιαίτερα ελπιδοφόροι σε προβλήματα βελτιστοποίησης, όπου πρέπει να βρεθεί η καλύτερη λύση ανάμεσα σε αμέτρητες πιθανότητες.
Παραδείγματα εφαρμογών:
- Ανακάλυψη φαρμάκων
- Επιστήμη υλικών
- Τεχνητή νοημοσύνη (AI) – τα κβαντικά συστήματα θα μπορούσαν να επιτρέψουν την εκπαίδευση AI με πολύ μεγαλύτερα και πιο σύνθετα σύνολα δεδομένων.
ΓΙΑΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΟΣΟ ΔΥΣΚΟΛΗ Η ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΟΥΣ;
Οι κβαντικοί υπολογιστές είναι εξαιρετικά ευαίσθητοι. Μικρές παρεμβολές, όπως αλλαγές θερμοκρασίας ή σωματίδια, μπορούν να προκαλέσουν αποσυνοχή, δηλαδή την κατάρρευση της κβαντικής κατάστασης. Αυτό τους κάνει πολύ πιο επιρρεπείς σε σφάλματα από τους κλασικούς υπολογιστές.
Για παράδειγμα:
- Σε έναν κλασικό υπολογιστή, περίπου 1 στα 1 δισεκατομμύριο δισεκατομμύρια bits αποτυγχάνει.
- Σε έναν κβαντικό υπολογιστή, 1 στα 1.000 qubits αποτυγχάνει – δηλαδή 1 εκατομμύριο φορές περισσότερα σφάλματα.
Υπάρχουν μέθοδοι διόρθωσης, αλλά απαιτούν επιπλέον qubits, μειώνοντας έτσι τον αριθμό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για υπολογισμούς. Επιπλέον, η άμεση παρατήρηση ενός qubit καταστρέφει την κατάστασή του, κάτι που αναγκάζει τους επιστήμονες να βρουν έμμεσους τρόπους μέτρησης.
ΠΩΣ ΘΑ ΑΛΛΑΞΟΥΝ ΤΟΝ ΚΟΣΜΟ;
Οι κβαντικοί υπολογιστές αποτελούν μια πραγματικά ανατρεπτική τεχνολογία όταν φτάσουμε στο σημείο της κβαντικής υπεροχής (quantum supremacy), δηλαδή όταν θα ξεπερνούν τους καλύτερους κλασικούς υπολογιστές.
Όμως, οι κλασικοί υπολογιστές θα συνεχίσουν να είναι καταλληλότεροι για τα περισσότερα καθημερινά προβλήματα, ενώ οι κβαντικοί θα χρησιμοποιούνται κυρίως για πολύπλοκα προβλήματα που οι κλασικοί δεν μπορούν να λύσουν.
Ένας τομέας που θα επηρεαστεί άμεσα είναι η κρυπτογράφηση. Οι σημερινές μέθοδοι βασίζονται σε μαθηματικά προβλήματα που είναι πολύ δύσκολα για τους κλασικούς υπολογιστές. Όμως ένας κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε να τα «σπάσει» εύκολα. Έτσι αναπτύσσεται ήδη η κβαντική κρυπτογραφία, με στόχο να προστατεύσει δεδομένα (τραπεζικά, προσωπικά κ.λπ.) από πιθανή παραβίαση στο μέλλον.
