Správy

Pohľad na budúce technológie − kvantové počítače

Čo sú to vlastne kvantové počítače? A aké výhody poskytujú špeciálne pre logistiku?

Práve „technológie budúcich generácií" sú poznatky divízie Research & Development. Tá úzko spolupracuje s rôznymi oddeleniami a pobočkami, rovnako ako s DACHSER Enterprise Lab v Fraunhofer IML a ďalšími partnermi v oblasti výskumu a technológií.

Hoci je kvantová výpočtová technológia ešte stále v plienkach, môže trvať len niekoľko rokov, než radikálne zmení IT systémy. To zahŕňa aj aplikácie v logistike, pretože kvantové počítače (QC) umožňujú riešiť zložité kombinatorické úlohy oveľa rýchlejšie. V logistike môžu napríklad optimalizovať plánovanie trás a toky materiálu, ale vďaka svojej sile môžu vykonávať komplexné vyhľadávanie v databáze alebo procesy strojového učenia.

Kvantové počítače majú úplne nový druh mikroprocesora, ktorý pracuje podľa fyzikálnych zákonov kvantovej mechaniky. Tieto zákony popisujú vlastnosti stavov hmoty na báze atómov a subatómov. Neľahko pochopiteľná teória sa objavila už v roku 1925 a bola ďalej rozvíjaná niekoľkými fyzikmi, vrátane Wernera Heisenberga a Erwina Schrödingera. Ten uľahčil pochopenie teórie prostredníctvom jeho slávneho myšlienkového experimentu „Schrödingerova mačka", ktorého podrobnosti je možné nájsť online.

Qubity odomknú nový výkon

Okrem iného hardvéru vyžadujú kvantové počítače aj iný druh informačných technológií, ktorý používa iné matematické prístupy. Bežný počítač ukladá dáta ako bity, ktoré predpokladajú jeden z dvoch stavov: nula alebo jednotka. Čím viac procesorov má počítač, tým rýchlejšie dokáže vykonávať výpočty a postupne vyhodnocovať bitové sekvencie. Kvantový počítač ukladá dáta v kvantových bitoch alebo tzv. qubitoch. Namiesto obmedzenia na jediný stav (nula alebo jedna) môžu qubity predpokladať oba stavy súčasne. Toto je známe ako superpozícia. Znamená to, že kvantový počítač môže vykonávať oveľa viac výpočtových operácií než konvenčný počítač, pretože dokáže vyhodnocovať všetky možné kombinácie súčasne, nie postupne. Kvantový počítač s 50timi qubitmi sa môže nachádzať v dvoch na päťdesiatu teda cez jeden trilión rôznych stavoch. Odborníci odhadujú, že takýto kvantový počítač by bol silnejší ako dnešné superpočítače. Doteraz boli kvantové počítače prevádzkované iba za prísne kontrolovaných podmienok v špeciálne navrhnutých dátových centrách. Vrcholom týchto podmienok je okolitá teplota mínus 273° C a ochrana proti akejkoľvek interakcii s okolitým svetom. Systémy sú veľmi citlivé a náchylné k chybám, čo ich robí v súčasnosti nevhodnými pre široké komerčné využitie. Ale kvantové počítače s 20 qubitmi a experimentálne s 50 sú už na trhu ako cloudové služby. Tie sú známe ako kvantové systémy brán alebo univerzálne kvantové počítače. Jedným známym príkladom je IBM Q System One.

Špeciálny typ kvantového počítača známy buď ako systém kvantového žíhania alebo adiabatický kvantový počítač je obzvlášť zaujímavý pre logistický sektor. Tieto počítače a ich procesy sú obzvlášť vhodné pre riešenie problémov pri plánovaní trasy. Poskytujú iný spôsob definovania hodnôt qubitov, takže ich hodnoty nie je možné porovnávať s hodnotami používanými univerzálnymi kvantovými počítačmi. Medzi najznámejšie patrí systém D-Wave 2000Q s 2048 qubitmi od kanadskej spoločnosti D-Wave. Okrem „skutočných" kvantových počítačov používa kvantové žíhanie aj matematickú simuláciu založenú na konvenčnej čipovej technológii. Napríklad Fujitsu ponúka práve takú cloudovú výpočtovú službu, ktorá používa špeciálne navrhnutý binárny čip.

Výkon a praktickosť počítačov so systémom kvantového žíhania v reálnych i simulovaných podmienkach stále nie je dostatočne pokročilý, aby bolo možné zmapovať všetky podmienky a obmedzenia pre plánovanie trás DACHSERu, tak aby to bolo praktické a cenovo dostupné. V najbližších piatich rokoch však môžeme očakávať, že sa rozsah služieb kvantového žíhania rozšíri a vydláždi cestu pre dosiahnutie novej úrovne kvality a optimalizácie trás.

Kontakt Lenka Balcova