Η επιβράβευση των κβαντικών αλγορίθμων με 3 εκατ. δολάρια

… και τα υπόλοιπα βραβεία Breakthrough σχετικά με την Φυσική

Το βραβείο θεμελιώδους φυσικής 2023 των 3 εκατομμυρίων δολαρίων από το Breakthrough Prize Foundation μοιραζονται οι φυσικοί:
Charles H. Bennett, IBM Thomas J. Watson Research Center
Gilles Brassard, Université de Montréal
David Deutsch, Oxford University
Peter W. Shor, MIT
για την πρωτοποριακή συνεισφορά τους στον τομέα των κβαντικών υπολογιστών.

Ο David Deutsch είναι ένας θεωρητικός φυσικός που δεν είχε ποτέ κανονική δουλειά, και τώρα συνεργάζεται με το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. Το 1985 δημοσίευσε τον περίφημο αλγόριθμό του (αλγόριθμος Deutsch), ο οποίος – στην πιο «παιδική» του μορφή – προορίζεται για έναν κβαντικό υπολογιστή με δυο μόνο κβαντοδυφία (*) (qubits) και αποσκοπεί στην επίλυση ενός εξίσου «παιδικού» προβλήματος. Το σημαντικό είναι ότι η εφαρμογή του αλγορίθμου απάντησε στο απλό πρόβλημα με ένα μόνο «τρέξιμο» της μηχανής έναντι δυο που θα απαιτούσε ένας κλασικός υπολογιστής. Κι αυτό οφείλεται σε ένα θεμελιώδες χαρακτηριστικό του τρόπου λειτουργίας ενός κβαντικού υπολογιστή – τον κβαντικό παραλληλισμό. Ότι δηλαδή ο υπολογιστής εκμεταλλεύεται τη δυνατότητα των κβαντοδυφίων να υπάρχουν σε κάθε δυνατή επαλληλίατων καταστάσεων |0> και |1> και εκτελεί έτσι το εκάστοτε πρόγραμμα και για τη μία και για την άλλη τιμή της δυαδικής μεταβλητής x(=0 ή 1).
Η εργασία του Deutsch το 1985 [Quantum theory as a universal physical theory] άνοιξε το δρόμο για τους στοιχειώδεις κβαντικούς υπολογιστές που εργάζονται σήμερα οι επιστήμονες.

Ο Peter W. Shor καθηγητής εφαρμοσμένων μαθηματικών στο ΜΙΤ, το 1994 επινόησε έναν κβαντικό αλγόριθμο, βασισμένο στον μετασχηματισμό Fourier, χάρις στον οποίο έγινε για πρώτη φορά εφικτή η επίλυση ενός από τα δυσκολότερα προβλήματα στην ιστορία των μαθηματικών και της επιστήμης των υπολογιστών, της παραγοντοποίησης ενός πολύ μεγάλου ακέραιου αριθμού [Algorithms for quantum computation: discrete logarithms and factoring].

Ο Gilles Brassard από το Πανεπιστήμιο του Μόντρεαλ και ο Charles Bennett της IBM στη Νέα Υόρκη, εφηύραν το πρωτόκολλο BB84 για την κβαντική κρυπτογραφία [Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing] και την κβαντική τηλεμεταφορά – ενός τρόπου αποστολής κβαντικών πληροφοριών από το ένα μέρος στο άλλο [Teleporting an unknown quantum state via dual classical and Einstein-Podolsky-Rosen channels].

Επιπλέον, το βραβείο Νέοι Ορίζοντες στη Φυσική 2023 μοιράζονται οι φυσικοί:
David Simmons-Duffin, Caltech
Για την ανάπτυξη αναλυτικών και αριθμητικών τεχνικών στη μελέτη σύμμορφων θεωριών πεδίου, συμπεριλαμβανομένων και αυτών που περιγράφουν το κρίσιμο σημείο κατά την μετάβαση στην φάση υπερρευστότητας.
Anna Grassellino, Fermilab
Για την βελτίωση της απόδοσης σε κοιλότητες υπεραγώγιμων ραδιοσυχνοτήτων από νιόβιο, με εφαρμογές από τη φυσική των επιταχυντών έως τις κβαντικές διατάξεις.
Hannes Bernien, University of Chicago – Manuel Endres, Caltech – Adam M. Kaufman, JILA, National Institute of Standards and Technology and University of Colorado – Kang-Kuen Ni, Harvard University – Hannes Pichler, University of Innsbruck and Austrian Academy of Sciences – Jeff Thompson, Princeton University
Για την ανάπτυξη διατάξεων οπτικών λαβίδων για τον έλεγχο μεμονωμένων ατόμων που απαιτούνται στους κβαντικούς υπολογιστές, τη μετρολογία και τη μοριακή φυσική.

Τα βραβεία Breakthrough δημιουργήθηκαν το 2012 με βασικό χρηματοδότη τον ρώσο δισεκατομμυριούχο και πρώην θεωρητικό φυσικό Γιούρι Μίλνερ, αλλά και άλλους επιχειρηματίες, όπως ο Μαρκ Ζάκερμπεργκ του Facebook.

πηγή: https://breakthroughprize.org/News/73

(*) Τι είναι το κβαντοδυφίο (qubit);
Έτσι ονομάζεται η βασική μονάδα μνήμης των κβαντικών υπολογιστών.
Στους γνωστούς κλασικούς υπολογιστές η βασική μονάδα πληροφορίας εγγραφής και επεξεργασίας της πληροφορίας στο δυαδικό σύστημα, με τα γνωστά ψηφία 0 και 1, χρησιμοποιείται ο όρος δυφίο (bit=binary digit). Το bit,  στοιχειώδης μονάδα πληροφορίας, αποθηκεύεται σε κάποιο κλασικό φυσικό σύστημα που μπορεί να βρίσκεται σε δυο καταστάσεις όπως: οι δυο κατευθύνσεις μαγνήτισης, οι δυο θέσεις ενός διακόπτη, δυο τάσεις ηλεκτρικού ρεύματος κ.λπ.
Στους κβαντικούς υπολογιστές η βασική μονάδα εγγραφής δεν είναι ένα κλασικό σύστημα αλλά κβαντικό. Για παράδειγμα ένα άτομο υδρογόνου στη θεμελιώδη κατάσταση, όπου το μηδέν αντιπροσωπεύεται από την ηλεκτρονιακή κατάσταση με σπιν πάνω και το ένα από την κατάσταση με σπιν κάτω.
Συμβολίζουμε την κατάσταση με σπιν πάνω με |0> και την κατάσταση με σπιν κάτω με |1˃. Εφόσον το άτομο είναι ένα κβαντικό σύστημα, εκτός από τις δυο καταστάσεις |0> και |1>, θα είναι επίσης μια πραγματοποιήσιμη κατάσταση και κάθε γραμμικός συνδυασμός της μορφής |ψ> = α |0> + β |1>. όπου α2+ β2=1.
Και εδώ βρίσκεται η πηγή της θεμελιώδους διαφοράς μεταξύ ενός κλασικού και ενός κβαντικού υπολογιστή. Ότι στους κβαντικούς υπολογιστές η βασική μονάδα μνήμης μπορεί να βρίσκεται όχι μόνο στις καταστάσεις 0 και 1 αλλά και σε κάθε δυνατή επαλληλία (υπέρθεση) τους. Γι αυτό, στην περίπτωση των κβαντικών υπολογιστών μιλάμε για κβαντοδυφία (qubit=quantum bit).
[Κβαντομηχανική ΙΙ, Στέφανος Τραχανάς]


Κατηγορίες:ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ, ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ, ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ, ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ

Ετικέτες: ,

2 replies

  1. Δεν καταλαβαίνω πως εισάγουμε πληροφορία και παίρνουμε αποτέλεσμα αφού το κβαντικό σύστημα λειτουργεί με βάση την τυχαιότητα. Έτσι και το αποτέλεσμα θα είναι τυχαίο……

Γράψτε απάντηση στο Στελιος Ακύρωση απάντησης

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.

Αρέσει σε %d bloggers: