Skrējiens pēc kvantu jaudas

Lai iegūtu arvien lielākas skaitļošanas jaudas, zinātnieki nonākuši pie kvantu datoriem – tiek uzskatīts, ka jau drīzā nākotnē tie kļūs par galveno iespēju turpināt tehnoloģisko progresu. Tomēr, lai gan jau parādījušies pirmie šādu datoru prototipi, pat optimisti uzskata, ka pilnvērtīga to ienākšana mūsu dzīvē gaidāma, ātrākais, pēc gadiem desmit. Reālisti lēš, ka būs vajadzīgs vēl ilgāks laiks – vismaz 20–25 gadi.

Nepieciešamība nobriedusi

Pastāv vairāki iemesli ievērojamai interesei par kvantu datoriem. Pirmkārt, mums pierastie jeb klasiskie datori tuvojas tai robežai, kad vairs nebūs iespējama to jaudu palielināšana. Atbilstoši tā dēvētajam Mūra likumam, kas tika formulēts vēl 1965. gadā, tranzistoru skaits integrālajās shēmās dubultojas aptuveni divu gadu laikā. Sākotnēji viens no vēlākajiem korporācijas Intel dibinātājiem Gordons Mūrs gan pieminēja tranzistoru skaita dubultošanos aptuveni gada laikā, taču pēcāk pielaboja savu formulu, kura tobrīd jau bija ieguvusi Mūra likuma nosaukumu. Tiesa, formula ir ļoti aptuvena, un pats zinātnieks uzskatīja likuma nosaukšanu viņa vārdā par pārmērību, tādēļ gadus divdesmit izvairījās par to runāt. Tomēr informācijas tehnoloģiju nozares uzņēmumi Mūra likumu labprāt izmanto savām prognozēm un biznesa plāniem, turklāt tas labi raksturo klasisko datoru attīstības ceļu. 

Galvenā problēma šeit ir tā, ka tranzistoru izmēri kļūst aizvien mazāki un jau pārskatāmā nākotnē var sasniegt minimālos iespējamos izmērus. Fiziskās uzbūves dēļ tranzistors teorētiski nevar būt mazāks par atomu, kas tad arī ir galējā robeža, aiz kuras tālāka samazināšana vienkārši nav iespējama. Tai pašā laikā būtiska tranzistoru skaita palielināšana, nesamazinot to izmērus, nav reāla, jo tranzistori darbojoties izdala siltumu un attiecīgi tiem nepieciešamas arī daudz jaudīgākas dzesēšanas sistēmas. Kaut kādi risinājumi šajā virzienā, protams, ir iespējami, tomēr uz vispārējā fona tie ir tikai nenozīmīgi uzlabojumi. 

Līdz ar to ir skaidrs, ka jau pārskatāmā nākotnē Mūra likums pilnībā pārstās darboties un tālāks klasisko datoru progress vairs nebūs iespējams. Viedokļi par to, kad tiks sasniegts galējais stāvoklis, gan atšķiras visai radikāli un variē robežās no 10–15 gadiem līdz 50 un vairāk gadiem. Tostarp pastāv arī viedoklis, ka atoma izmēra tranzistori neparādīsies nekad, jo tādi vienkārši vairs nebūs vajadzīgi, proti, klasiskos datorus nomainīs kvantu datori. Tiek prognozēts, ka to skaitļošanas jaudas būs nesalīdzināmi pārākas par klasisko datoru iespējām un tie tad arī kalpos par pamatu tālākam tehnoloģiskajam progresam.

Kur atšķirība?

Klasiskais dators izmanto klasiskās mehānikas principus un tā informācijas pamata vienība ir biti, kas spēj atrasties tikai divos stāvokļos – 0 vai 1 (izslēgts vai ieslēgts), bet kvantu datori balstās kvantu mehānikā.