Kvantová kovárna Martin Friák Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky Materiály jsou spolehlivé, ale … Materiály určují epochy civilizace https://www.tes.com/teaching-resource/ Medieval Blacksmith | AllAboutLean.com Role počítačů při vývoji materiálů https://www.tes.com/teaching-resource/ Medieval Blacksmith | AllAboutLean.com Materiály skutečné a virtuální Cesta do nitra hmoty … lopatky Cesta do nitra hmoty … lopatky Cesta do nitra hmoty … lopatky Rastrovací elektronový mikroskop Tescan LYRA 3 XMH FEG/SEM Teorií vedený vývoj materiálů… Popis pomocí kvantové mechaniky Teorií vedený vývoj materiálů… Nesprávný popis materiálů … Nesprávný popis materiálů … Vyžíváme (klasické) superpočítače Superpočítač Karolina v superpočítačovém centru IT4I na VŠB v Ostravě.Náš superpočítač Miranda M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Co NEumíme spočítat na klasických počítačích? Pomohou nám kvantové počítače? A co znamená „kvantový“? Co znamená, že není klasický? M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Svět klasické fyziky M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Kvantové jevy M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Objevitelé kvantového světa M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Objevitelé kvantového světa M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno 0 1 0 1 klasický bit kvantový bit qubit („kjůbit“) klasický počítač kvantový počítač 0 1 M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno 0 1 0 1 klasický bit kvantový bit qubit („kjůbit“) klasický počítač kvantový počítač 0 1 2 (!) výpočetní operace 1 operace M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno kvantový bit qubit („kjůbit“)kvantový počítač 0 1 klasický bit klasický počítač M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Kvantové provázání qubitů M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Kvantové provázání qubitů elektron pozitron ENERGIE M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Kvantové provázání qubitů elektron pozitron ENERGIE Jeden změříme a dostaneme buď nebo M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Kvantové provázání qubitů elektron pozitron ENERGIE Jeden změříme a dostaneme buď nebo Tohle Einstein nikdy nepřijal. M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Klasicky provedeme 2 operace: s hodnotou 0 a hodnotou 1 Klasicky provedeme 4 operace: Pro každou z kombinací hodnot M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno klasický počítač kvantový počítač Na každé další políčko 2 krát víc M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Firma IBM momentálně nabízí přes 100 kvantově provázaných qubitů 2100 = 1 267 650 600 228 230 000 000 000 000 000 Klasicky provedeme 2 operace: s hodnotou 0 a hodnotou 1 Klasicky provedeme 4 operace: Pro každou z kombinací hodnot M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Záplava dat a výsledků https://www.ibm.com/quantum/technology Příklad kvantového počítače https://www.ibm.com/quantum/technology Cena: cca. 150 milionů Kč Příklad kvantového počítače M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno https://www.ibm.com/quantum/technology ~1 mm Pokojová teplota 0.014 K Jedno z nejstudenějších míst ve vesmíru Vlastně velká „lednička“ M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno https://www.ibm.com/quantum/technology Když se nikdo „nedívá“ Když se někdo „podívá“ buď nebo 0 10&1 Jedno z nejstudenějších míst ve vesmíru … Vlastně velká „lednička“ M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno https://www.ibm.com/quantum/technology Když se nikdo „nedívá“ Když se někdo „podívá“ buď nebo 0 10&1 Hugh Everett III Jedno z nejstudenějších míst ve vesmíru … Prý se zde oddělil paralelní vesmír … Vlastně velká „lednička“ M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, BrnoKvantové hrozby! M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno kvantová budoucnost https://www.ibm.com/quantum/technology analogová minulost digitální přítomnost M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Kvantové počítače jsou kvalitativně odlišné M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Vize pro rok 2029: … také součin 2 prvočísel, jen nikdo neví jakých H2 V roce 2020: 100 tisíc atomů (podle Moorova zákona někdy v roce 2070 …) A co ta „kvantová raketa“ umí? Zatím nic moc! Mgr. Ivana Miháliková Si V roce 2024: Naše vize 2029: Mgr. Michal Krejčí V letech 2001 - 2009: 15 = 3 x 5 … součin 2 prvočísel M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Kvantový gaming? Kvantová kovárna Martin Friák Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Kdy přijde kvantová nadvláda? M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno https://www.ibm.com/quantum/technology Vlastně velká „lednička“. Když se nikdo „nedívá“ Když se někdo „podívá“ buď nebo 0 10&1 Prý se zde oddělil paralelní vesmír … Hugh Everett III wikipedia.org Jedno z nejstudenějších míst ve vesmíru … M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno kvantový bit qubit („kjůbit“)kvantový počítač Schrödingerova kočka wikipedia.org M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Budoucnost kvantových počítačů? M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Budou nám ku prospěchu, nebo ke zkáze? To je na nás … M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Kvantová „podstata života“ M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Kvantový počítač má i své „ale“ … 1 + 1 = 1.7 2.1 1.9 2.0 2.0 2.0 0.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 2.0 2.0 2.0 2.1 2.0 2.0 3.52.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.2 2.0 2.1 2.0 1.9 1.7 1.7 1.5 1.5 2.2 2.10.5 2.2 2.2 0.5 1.8 1.8 1.7 M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Kvantové počítače + umělá inteligence M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Zkusíte si dostat Váš mozek do … „kvantového qubitového stavu“? M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Zkusíte si dostat Váš mozek do … „kvantového qubitového stavu“? Promluvme si o zahradničení … M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Zkusíte si dostat Váš mozek do … „kvantového qubitového stavu“? Promluvme si o zahradničení … a zahrad ničení … M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Představte si zahradničení a zahrad ničení … M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Pro zvídavé mezi Vámi: kam dál? Role počítačů při vývoji materiálů https://www.tes.com/teaching-resource/ Medieval Blacksmith | AllAboutLean.com Superpočítač Miranda na ÚFM Role počítačů při vývoji materiálů https://www.tes.com/teaching-resource/ Superpočítač Miranda na ÚFM Popis materiálů pomocí kvantové mechaniky Cesta do nitra hmoty … Materiály určují epochy civilizace M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno https://www.ibm.com/quantum/technology Vlastně velká „lednička“. Jedno z nejstudenějších míst ve vesmíru … M. Friák, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfMgr. Martin Friák, Ph.D., Ústav fyziky materiálů, v. v. i., Akademie věd České republiky, friak@ipm.cz, Brno Vaše sladká odměna V klasickém světě buď sušenka, nebo lízátko V kvantovém světě klidně obojí … 0 1 0 1