Calculatoarele cuantice sunt diferite de cele obișnuite. Acestea folosesc proprietăți cuantice ale materiei precum suprapunerea și inseparabilitatea pentru a efectua operarea datelor.
Față de calculatoarele clasice, computerele cuantice operează prin controlul comportamentului particulelor de qubiți sau biți cuantici, care pot susține mai multe poziții în același timp (pot fi și 1 și 0), pe când calculatorul obișnuit folosește șiruri binare, de 0 sau 1. Din acest motiv, calculatorul cuantic poate procesa un număr enorm de rezultate, în același timp.
Calculatoarele cuantice necesită cunoașterea principiului de inseparabilitate cuantică, care se referă la faptul ca multiple particule sunt conectate una cu cealaltă într-o manieră prin care măsurarea unei anumite particule quantum poate determina starea unei alte particule. Acest fenomen poate dicta corectitudinea algoritmilor și adaptarea modelelor de programare.
Qubiții ce au la bază principiul de inseparabilitate cuantică, pot reprezenta atât un avantaj, dar în egală măsură o sursă de slăbiciune. În timpul programării, aruncarea unui qubit fără a ține cont de posibila încâlcire a sa cu un alt qubit poate șterge informațiile aflate în celălalt, punând în pericol acuratețea programului. Astfel, necesitatea dezvoltării unui nou limbaj de programare, cu o precizie mai bună pentru a preveni ștergerea de date, a devenit din ce în ce mai mare.
Oamenii de știință de la Massachutes Institute of Technology au creat un nou limbaj de programare dedicat calculatoarelor cuantice. Acesta se numește Twist și poate descrie și verifica bucăți din cod chiar și când acestea sunt încurcate cu celelalte.
Pentru a crea acest nou limbaj, oamenii de știință s-au folosit de un concept numit Puritate. Puritatea impune absența fenomenului de inseparabilitate cuantică și are ca rezultat programe mai intuitive și, în mod ideal, cu mai puține erori. De exemplu, un programator poate folosi Twist pentru ca datele temporare generate de un program, ce pot fi numite inutile, să fie analizate pentru a nu fi încurcate cu răspunsul programului, făcând ștergerea acestui reziduu sigură.
Charles Yuan, doctorand la MIT în inginerie electrică și informatică și totodată autorul principal al unei noi lucrări despre Twist, a declarat: “Limbajul nostru, Twist, permite unui dezvoltator să scrie programe cuantice mai sigure prin declararea explicită a cazurilor în care un qubit nu trebuie să fie încurcat cu altul. Deoarece înțelegerea programelor cuantice necesită înțelegerea inseparabilității cuantice, cercetătorii speră că Twist va reuși să deschidă calea către limbaje mai accesibile, făcând codarea calculatoarelor quantum mai ușoară.”
Twist a fost conceput ca fiind suficient de expresiv pentru a scrie programe pentru algoritmi cuantici bine-cunoscuți și pentru a identifica bug-uri în implementările acestora. Pentru a testa funcționalitatea Twist, dezvoltatorii au modificat mai multe programe, incluzând bug-uri subtile în codul acestora, care ar putea scapă cu ușurință de detectorul uman. S-a demonstrat că Twist poate identifica automat erorile și poate respinge programele.
Yuan a declarat: “Pentru cei care se tem de reputația “discutabilă” a cuanticii în ceea ce privește potențialul său de a sparge sistemele de criptare, încă nu se știe foarte bine în ce măsură computerele cuantice vor putea să atingă promisiunile de performanță și în practică. Există o mulțime de cercetări în curs de desfășurare în domeniul criptografiei post-cuantice, care există pentru că nici măcar calculul cuantic nu este atotputernic. Până în prezent, există un set special de aplicații în care oamenii au dezvoltat algoritmi și tehnici în care un computer cuantic poate depăși performanțele calculatoarelor clasice.”
Folosind Twist, oamenii de știință plănuiesc în continuare să creeze limbaje de programare cuantică de nivel superior.
Fred Chong, profesor Seymour Goodman de informatică la Universitatea din Chicago și cercetător șef la Super Tech a declarat: “Calculatoarele cuantice sunt predispuse la erori și mai presus de toate sunt dificil de programat. Prin introducerea raționamentului privind “puritatea” codului de program, Twist face un pas mare spre facilitarea programării cuantice, garantând că biții cuantici dintr-o bucată de cod pur nu pot fi modificați de biți care nu se află în acel cod.”
Putem spera că Twist va ajuta în dezvoltarea domeniului computerelor cuantice, oferind speranța unor coduri functionale programatorilor din întreaga lume. Cât despre siguranța în mediul online de care mulți se tem, putem doar să așteptăm dezvoltarea unui sistem de protecție mai bun, care să nu poată fi atacat prin puterea computerului cuantic.
Articol de Victoria Nănău
