Kniha Vedeli ste? Fyzika je zábavný sprievodca plný faktov o zázrakoch fyzikálneho sveta. Obsahuje vyše sto otázok a odpovedí určených nielen na uspokojenie zvedavosti, ale rovnako aj na pobavenie a poučenie.
Čím sa vyznačuje kvantový počítač?
Počítače sú čoraz menšie a rýchlejšie, ale už začínajú dosahovať limit. Najmenšie súčasti počítača – tranzistory – sú už 500-krát menšie ako červená krvinka; na tejto úrovni však kvantové efekty spôsobujú, že tieto tradičné komponenty prestávajú fungovať. Kvantové počítače sa vyznačujú tým, že využívajú kvantové efekty na ukladanie a spracúvanie obrovského množstva informácií.
Qubity
V súčasných počítačoch sa informácie ukladajú ako bity – súčasti magnetického média. Bit môže mať dve hodnoty, buď 1, alebo 0. V porovnaní s tým je qubit akákoľvek vlastnosť materiálu, ktorý môže existovať iba vo dvoch stavoch. Sú nimi spin elektrónu (nahor a nadol) alebo fáza svetelného fotónu (horizontálna a vertikálna). Qubity môžu využívať kvantové efekty superpozície, teda byť naraz čiastočne obomi, ale keď ich využívate, môžu byť buď jedným, alebo druhým. Znamená to, že môžu ukladať veľa informácií na tom istom mieste. Osembitové videohry využívajú osem bitov na uloženie jedinej informácie, ale keby využili osem qubitov, mohli by namiesto toho uložiť 256 informácií. Qubity totiž môžu byť súčasne všetkými kombináciami jednotiek a núl. Aj ich počet rastie exponenciálne: veľa moderných počítačov používa na ukladanie informácií 64 bitov, čo znamená, že ekvivalentný qubitový počítač by mohol uložiť 18 446 744 073 709 551 616-krát viac informácií!
Má ma to zaujímať?
Aj keď nemožno očakávať, že váš domáci počítač alebo mobilný telefón budú v blízkom čase založené na kvantovej mechanike, veď kvantové počítače sa začínajú iba rozvíjať, neznamená to, že čoskoro nebudú ovplyvňovať váš život. Vzrastajúci výkon a schopnosť ukladania dát kvantových počítačov začnú čoskoro využívať vedci na budovanie ešte presnejších modelov a riešenie zložitejších problémov, čo prudko zdokonalí najrozličnejšie výskumy. Bezprostredné starosti však vyvoláva bezpečnosť dát. Moderné počítače využívajú na zabezpečenie dát zložité matematické kódy. Kým moderným superpočítačom by trvalo rozlúštiť pokročilý 128-bitový kódovací štandardný (AES) kľúč miliardkrát dlhšie, ako existuje vesmír, kvantové počítače to budú schopné urobiť za niekoľko okamihov. Prominentní bezpečnostní experti už teraz zvažujú, ako udržať bezpečnosť údajov aj v budúcnosti.
Môže motýľ naozaj spôsobiť tornádo?
Hovorí sa, že ak motýľ zamáva krídlami v Brazílii, môže súčasne vyvolať tornádo v Texase. Je to naozaj pravda? Nuž, áno aj nie. Ale zväčša nie.
Teória chaosu
Priekopník teórie chaosu pracoval na štatistickom modelovaní predpovedí počasia a snažil sa, aby predpovede aj platili. Zistil, že ak urobí nepatrné a bezvýznamné zmeny pôvodných podmienok svojich modelov, výsledky sa budú značne odlišovať. Vysvetlenie jeho predstavy sa nakoniec stalo známym ako motýlí efekt. Svet si často predstavujeme ako jednoduchú príčinu a dôsledok a myslíme si, že vieme presne predpovedať – nezriedka aj pomocou počítačov –, o čo presne ide. Teória chaosu to všetko komplikuje, platí pre každý systém, kde malé zmeny vedú k veľkým dosahom. Aj počasie je iba jedným takým systémom, čo vysvetľuje, prečo sú jeho predpovede často nesprávne. Chaotické správanie je vo fyzikálnom svete celkom bežné a týka sa aspektov fyziky, chémie, biológie a matematiky. Je možné, že časom – s výkonnejšími počítačmi – bude teória chaosu iba niečo, čo sa ťažko vypočíta, ale v súčasnosti prinajmenšom znamená toľko, že veľa vecí vo vesmíre sa v podstate nedá predpovedať.
Motýlie tornádo
Teória motýlieho efektu tvrdí, že zmeny tlaku vzduchu spôsobené pohybom motýlích krídel môžu začať dlhý a zložitý reťazec reakcií, ktoré nakoniec spôsobia tornádo. Ten reťazec však môže byť taký dlhý a zložitý, že ťažko by sa dal pripísať iba mávaniu motýlích krídel.
Kniha vyšla v roku 2020 vo vydavateľstve IKAR.
Súťažná otázka
Ak nám do 31. januára 2021 pošlete správnu odpoveď na otázku:
Kto sa považuje za priekopníka teórie chaosu?
zaradíme vás do žrebovania o knihu Jamesa Leesa: Vedeli ste? Fyzika – otázky a odpovede, ktoré vás zaskočia z vydavateľstva IKAR. Svoje odpovede posielajte na adresu redakcie: odpovednik@quark.sk alebo Quark, Staré grunty 52, 842 44 Bratislava 4.