Kvantová světla založená na světle: Světlá budoucnost kvantových počítačů

• Autor:
• jméno autora

  Quantumrun Foresight
• Února 26, 2024

Shrnutí statistik

Nedávný vývoj v kvantových počítačích založených na světle naznačuje posun ve výpočetní technologii, přechod od tradičních metod k používání světelných částic pro zpracování. Tento posun slibuje efektivnější a rychlejší řešení problémů v různých oblastech a potenciál přínosů pro životní prostředí díky sníženým energetickým potřebám. Tento pokrok také vyvolává důležité otázky týkající se bezpečnosti dat, vývoje trhu práce a globální technologické konkurenceschopnosti.

Kvantový kontext založený na světle

V kvantových výpočtech založených na světle se rozvíjí několik vývojů. Kvantové výpočty založené na světle nebo fotonické kvantové výpočty používají k provádění výpočtů fotony (světelné částice). Naproti tomu tradiční výpočetní technika používá elektrické obvody a bity. V červnu 2023 výzkumníci MIT zjistili, že nanočástice perovskitu s halogenidem olova mohou produkovat konzistentní tok fotonů. Tyto materiály jsou nejen slibné pro budoucí solární panely díky své nízké hmotnosti a snadné výrobě, ale také vynikají svým potenciálem v pokročilých technologiích, protože je lze snadno vyrobit a aplikovat na povrchy, jako je sklo.

V říjnu 2023 pak čínští vědci udělali průlom se svým novým světelným kvantovým počítačem Jiuzhang 3.0, který stanovil nový světový rekord detekcí 255 fotonů, čímž daleko překonal 2.0 fotonů svého předchůdce Jiuzhang 113. Tento pokrok umožňuje Jiuzhang 3.0 fungovat milionkrát rychleji než Jiuzhang 2.0 při řešení problémů vzorkování gaussovských bosonů, složitého matematického modelu používaného v kvantových výpočtech. Je pozoruhodné, že Jiuzhang 3.0 dokáže zpracovat nejsložitější vzorky vzorkování Gaussových bosonů za pouhou jednu mikrosekundu, což je úkol, který by nejrychlejší superpočítač světa Frontier potřeboval k dokončení více než 20 miliard let. 

A konečně, v lednu 2024 japonští vědci oznámili významný pokrok v eliminaci potřeby ultranízkých teplot, které vyžadují současné kvantové stroje na bázi světla. Jejich průlom zahrnuje vysoce výkonný zdroj "stlačeného světla" pro přenos informací, aby bylo možné do roku 2030 postavit výkonný kvantový počítač. Tento vývoj nabízí potenciální výhody škálovatelnosti a energetické účinnosti oproti jiným metodám, jako jsou supravodivé a kvantové počítače na bázi křemíku.

Rušivý dopad

Očekává se, že pokroky v kvantových výpočtech na bázi světla výrazně zlepší výpočetní efektivitu a rychlost. Schopnost této technologie pracovat při pokojové teplotě snižuje potřebu složitých chladicích systémů, díky čemuž je šetrnější k životnímu prostředí a nákladově efektivnější. Zvýšená efektivita a nižší provozní náklady by mohly povzbudit širší přijetí kvantových výpočetních technologií v různých sektorech a urychlit výzkum a vývoj v oblasti umělé inteligence, materiálové vědy a kryptografie.

Rozvoj kvantových počítačů založených na světle může také vést k rychlejšímu a dostupnějšímu přístupu k pokročilým výpočetním zdrojům. Tento posun by mohl vést ke zvýšení osobní bezpečnosti prostřednictvím sofistikovanějších metod šifrování pro ochranu dat. Ve vzdělávání mohou takové pokroky poskytnout studentům a výzkumníkům nové nástroje pro učení a objevování. Navíc, jak tato technologie zraje, mohla by vytvořit nové pracovní příležitosti a kariérní cesty v oblasti kvantové výpočetní techniky a souvisejících odvětvích.

Vlády budou pravděpodobně vnímat tento vývoj jako příležitost k posílení národních schopností v oblasti vědy a techniky. Investice do kvantových počítačů založených na světle mohou posílit konkurenční výhodu země v odvětvích špičkových technologií a výzkumu. Tato technologie může také vyžadovat aktualizace regulačních rámců, zejména pokud jde o bezpečnost dat, aby se vypořádala s novými výzvami, které představují pokročilé výpočetní schopnosti. Kromě toho mohou vlády potřebovat podporovat partnerství mezi akademickou obcí, průmyslem a výzkumnými institucemi, aby plně využily potenciál kvantových počítačů založených na světle.

Důsledky světelných kvant

Širší důsledky kvanta založeného na světle mohou zahrnovat: 

• Rozšířené výpočetní schopnosti ve výzkumných sektorech, což vede k rychlejšímu a přesnějšímu modelování klimatu a výsledkům výzkumu nemocí.
• Urychlené objevování a vývoj nových materiálů a léků, snížení času a nákladů na jejich uvedení na trh.
• Zvýšená poptávka po kvantově odolných metodách šifrování, což vede k nárůstu investic do kybernetické bezpečnosti a inovacím v technologiích ochrany dat.
• Posuny ve vzdělávání směrem ke kvantovým počítačům a souvisejícím oborům, vytváření nových vzdělávacích příležitostí a kariérních cest v nově vznikajících technologiích.
• Vlády investující do infrastruktury a vzdělání kvantové výpočetní techniky s cílem získat konkurenční výhodu v globálním technologickém vedení.
• Změny v geopolitické dynamice, kdy národy soupeří o dominanci v oblasti kvantových výpočetních schopností, což může vést k novým aliancím a rivalitě.
• Demokratizace výpočetních zdrojů na vysoké úrovni umožňující menším podnikům a výzkumným institucím konkurovat větším subjektům.
• Nárůst energeticky účinných a ekologických výpočetních metod, které přispívají ke snížení uhlíkové stopy v technologickém průmyslu.
• Transformace obchodních modelů v sektorech jako finance a logistika díky pokročilé optimalizaci a schopnostem prediktivního modelování.
• Právní a etické výzvy vyplývající z pokročilých výpočetních schopností, vyžadující nové předpisy a struktury řízení.

Otázky k zamyšlení

• Jak by mohla integrace světelných kvantových počítačů do různých průmyslových odvětví přetvořit trh práce?
• Jakými způsoby by mohl pokrok kvantových počítačů ovlivnit globální bezpečnost dat?