Skammtastökk til betrunar

Þrátt fyrir að vera frumbyggi á norðurslóðum hefur undirritaður aldrei tekið skammdegið í sátt. Það er ónáttúra í möndulhalla Jarðar. Skortur á samhverfu í valsi reikistjörnu og sólstjörnu. Segjum sem svo að höfundur freisti þess að leiðrétta þessa augljósu villu í náttúru alheimsins og eyða breytum sem eru orsökin fyrir öxulhalla reikistjarna svo að allir geti nú notið samhverfunnar.

Engu verður breytt úr þessu en mögulega getur hliðarsjálf mitt notið þessa í alheimshermi. Í alheiminum er að finna á bilinu 1078 til 1082 atóm. Þar sem undirrituðum er umhugað um verndun regnskóganna og blygðunarkennd fólksins í umbrotinu þá verða þessar tölur ekki birtar í heild sinni. Núllin eru allmörg.

Það þarf verulega reiknigetu til að hrinda verkefninu í framkvæmd. Lausnin felst í furðulegum, skammtafræðilegum eiginleikum frumeinda, rafeinda og fleiri einda sem geta verið í margs konar ástandi hverju sinni. Á meðan venjulegar tölvur nota tvenndarkerfi, 1 eða 0, og agnarsmáa smára sem annaðhvort eru virkir eða óvirkir, til að tákna og merkja gögn þá notar skammtatölvan skammtabita.

Eitt bæti í borðtölvunni samanstendur af átta bitum (fjórar mögulegar útfærslur 1 og 0). Skammtabiti getur táknað það sama, og ástand þar sem biti er í hvoru gildi fyrir sig (1, 0 og ?).

Þannig þarf skammtatölvan ekki að reikna sig í gegnum allar fjórar útfærslur 1 og 0 í leit að réttu svari eins og borðtölvan. Hún gerir það samstundis. Með auknum fjölda bæta verður veldisvöxtur og viti menn, skammtatölva með 300 skammtabæti gæti framkvæmt fleiri útreikninga á augnabliki en það eru atóm í alheiminum.

Flækjustig í öðru veldi

Ruglingslegt? Örvæntið ekki. Faðir skammtatölvunnar var kvennabósinn og bongótrommuleikarinn Richard Feynman. Hann var einnig einn áhrifamesti eðlisfræðingur allra tíma, handhafi Nóbelsverðlauna í eðlisfræði og samstarfsmaður Roberts Oppenheimer í Manhattan-verkefninu. Feynman var snillingur en þó samúðarfullur í garð þeirra sem skildu hvorki upp né niður í skammtafræðinni. „Ef þú heldur að þú skiljir skammtafræði, þá skilurðu ekki skammtafræði,“ sagði Feynman.

Feynman var sannfærður um að ómögulegt væri að líkja eftir skammtafræðilegum kerfum (náttúrunni) í hefðbundnum tölvum. Hann þróaði því aðferðafræði nýrrar tölvu sem byggir á sjálfum lögmálum náttúrunnar.

Skammtabestun

Í dag, áratugum eftir að Feynman kynnti hugmyndir sínar, hafa stór skref verið tekin í átt að nothæfum skammtatölvum. Viðar Guðmundsson, prófessor í eðlisfræði við Háskóla Íslands, segir skammtatölvuna vera spennandi hugmynd en þó gríðarlega flókna í útfærslu.

„Við sjáum í líkanagerðinni að skammtatölvan myndi færa okkur óhemju afl. Við erum líka meðvitaðir um að þetta gerist ekki strax,“ segir Viðar. 

„Reikningar, sem taka oft nokkrar vikur á fjölmörgum tölvum og þúsundum kjarna, gætu tekið örskotsstundu í skammtatölvu.“

Dagleg tölvunotkun okkar mun taka litlum breytingum með innreið skammtatölvunnar. Frekar mun hún boða byltingu á æðri sviðum tölvunarfræðinnar, þar á meðal í gervigreind. Einnig í þróun lyfja, líkanagerð loftslagsvísindamanna og jafnvel í leitinni að framandi lífi, svo eitthvað sé nefnt. Þetta eru svið sem einkennast af stórkostlegu flækjustigi. Skammtatölvan boðar bestun verkferla á nær öllum sviðum mannlegra athafna.

Verkfæri komandi kynslóða

Viðar bendir á að áratugir muni líða áður en helstu þröskuldar verða yfirstignir í þróun skammtatölvunnar. Engu að síður hafa miklar framfarir átt sér stað undanfarið. Ástralskir vísindamenn tilkynntu á dögunum að þeim hefði tekist að smíða rökhlið skammtatölvu í silíkonkristal, sem er sama efni og tölvuflögur eru almennt úr. Hingað til hefur þurft fágæt efni til þess. Púsluspil skammtatölvunnar smellur saman, hægt og rólega.

Viðar bendir á að enn á eftir að útfæra inn- og útlestur slíkrar tölvu. „Það gæti verið þúsund sinnum erfiðara vandamál,“ segir hann. „En á sama tíma get ég sagt að fólk sem er nær þeim hluta er snýr að vélbúnaðinum segir, kannski í hroka, að þetta séu nú fyrst og fremst verkfræðilegar spurningar, ekki fræðilegar.“

Viðar, sem alla jafna er djúpt sokkinn í útreikninga, á ekki von á að nota skammtatölvu til auðvelda sér verkin í sinni tíð. En það gæti farið svo að nemendur hans við Háskóla Íslands fái tækifæri til þess. „Ég vona það svo sannarlega,“ segir Viðar og hlær.