Quantum Supremacy: Die Computerlösung, die Probleme mit Quantengeschwindigkeit lösen kann

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  Quantumrun-Vorausschau
• 20. März 2022

Zusammenfassung der Einblicke

Quantencomputing nutzt Qubits, die gleichzeitig als 0 und 1 existieren können, und eröffnet die Möglichkeit, Rechenprobleme mit einer Geschwindigkeit zu lösen, die weit über die Geschwindigkeit klassischer Computer hinausgeht. Diese Technologie hat das Potenzial, Branchen zu verändern, indem sie komplexe Prognosen ermöglicht, kryptografische Codes knackt und sogar biologische Interaktionen nachbildet. Das Streben nach Quantenüberlegenheit hat zu bemerkenswerten Fortschritten geführt, darunter bedeutende Fortschritte bei der Bosonenprobenahme, wirft aber auch Herausforderungen wie Kompatibilitätsprobleme, Sicherheitsbedenken und geopolitische Überlegungen auf.

Kontext der Quantenüberlegenheit

Die Maschinensprache eines Quantencomputers nutzt Qubits, die gleichzeitig als 0 und 1 existieren, um alle möglichen Pfade zu erkunden und möglicherweise bestimmte Arten von Rechenproblemen um Größenordnungen schneller zu lösen als klassische Computer. Das Konzept hinter dem letztgenannten Ansatz ist als Quantencomputing bekannt. Quantenüberlegenheit, auch bekannt als Quantenvorteil, ist ein Ziel des Quantencomputerbereichs, der darauf abzielt, einen programmierbaren Quantencomputer zu bauen, der Probleme lösen kann, die ein klassischer Computer nicht lösen könnte. Während klassische Computer Bits verwenden, verwenden Quantencomputer Qubits als grundlegende Informationseinheit.

Durch das Superpositionsprinzip können zwei Qubits gleichzeitig an zwei verschiedenen Positionen existieren. Quantenalgorithmen nutzen ein Konzept namens Quantenverschränkung, um Qubits perfekt zu korrelieren und es einem Quantencomputer zu ermöglichen, seine Überlegenheit zu demonstrieren. Diese Computer könnten in der Lage sein, kryptografische Codes zu knacken, biologische und chemische Wechselwirkungen zu reproduzieren sowie äußerst komplexe Prognose- und Budgetierungsfunktionen für eine Vielzahl von Industrieanwendungen auszuführen. 

Die Quantenüberlegenheit hat bemerkenswerte Fortschritte gemacht, wobei einer der jüngsten Durchbrüche aus Xanadu stammt. Im Juni 2022 berichtete das kanadische Quantentechnologieunternehmen Xanadu über einen bedeutenden Fortschritt bei der Bosonenprobenahme, bei dem mithilfe von Glasfaserschleifen und Multiplexing im Mittel 125 bis 219 Photonen aus 216 gequetschten Moden erfasst werden, was eine 50 Millionen Mal höhere Geschwindigkeit als bei früheren Experimenten angibt. einschließlich Googles. Dieser Erfolg unterstreicht den dynamischen und sich schnell entwickelnden Charakter des Quantencomputings, bei dem verschiedene Organisationen die Grenzen der Technologie verschieben.

Störende Wirkung

Das Streben der Technologiegiganten und -nationen nach der Quantenüberlegenheit ist mehr als ein Wettlauf um prahlende Rechte; Es ist ein Weg zu neuen Rechenmöglichkeiten. Quantencomputer können mit ihrer Fähigkeit, komplexe Berechnungen mit Geschwindigkeiten durchzuführen, die mit klassischen Computern unvorstellbar wären, zu erheblichen Fortschritten in verschiedenen Bereichen führen. Von der Verbesserung der Wettervorhersage bis hin zur Beschleunigung der Arzneimittelentwicklung sind die potenziellen Anwendungen vielfältig. 

Allerdings bringt die Entwicklung des Quantencomputings auch Herausforderungen und Bedenken mit sich. Die unterschiedlichen Ansätze zum Quantencomputing, wie etwa der Einsatz supraleitender Chips durch Google und Chinas photonischer Prototyp, deuten darauf hin, dass es noch keine standardisierte Methode gibt. Dieser Mangel an Einheitlichkeit kann zu Kompatibilitätsproblemen führen und die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Einheiten behindern. Darüber hinaus wirft das Potenzial von Quantencomputern, aktuelle Verschlüsselungsmethoden zu knacken, ernsthafte Sicherheitsbedenken auf, mit denen sich Regierungen und Unternehmen auseinandersetzen müssen.

Auch der geopolitische Aspekt der Quantenüberlegenheit ist nicht zu übersehen. Der Wettbewerb zwischen Supermächten wie den USA und China in diesem Bereich spiegelt einen umfassenderen Kampf um die technologische Vorherrschaft wider. Diese Rivalität könnte weitere Investitionen und Forschung vorantreiben und das Wachstum in verwandten Industrien und im Bildungswesen fördern. Es besteht jedoch auch die Gefahr, dass zwischen den Nationen technologische Spaltungen entstehen, die möglicherweise zu Spannungen und Ungleichgewichten im globalen Einfluss führen. Zusammenarbeit und ethische Überlegungen bei der Entwicklung und dem Einsatz der Quantentechnologie werden der Schlüssel sein, um sicherzustellen, dass ihre Vorteile breit und verantwortungsvoll geteilt werden.

Implikationen der Quantenüberlegenheit 

Weitere Auswirkungen der Quantenüberlegenheit können sein:

• Zukünftige Geschäftsmodelle mit Quantencomputern zur Bereitstellung von Geschäftslösungen. 
• Eine Entwicklung in der Cybersicherheit, die die bestehende Verschlüsselung überflüssig macht und die Einführung komplexerer Quantenverschlüsselungslösungen erzwingt. 
• Optimierung der Arzneimittelentdeckungs- und Herstellungsprozesse von pharmazeutischen und chemischen Unternehmen. 
• Verbesserung von Portfoliooptimierungsprozessen, die von Finanzdienstleistungsunternehmen verwendet werden. 
• Generieren von Effizienzsteigerungen in allen Unternehmen, die von Logistik abhängen, z. B. Einzelhandel, Lieferung, Versand und mehr. 
• Die Quantentechnologie wird nach der künstlichen Intelligenz zum nächsten Investitions-Hotspot und führt zu mehr Start-ups in diesem Bereich.

Fragen zu berücksichtigen

• Quantencomputer werden seit vier Jahrzehnten versprochen, wie lange wird es Ihrer Meinung nach dauern, bis sie kommerzialisiert werden?
• Welche anderen Branchen könnten erhebliche Auswirkungen durch die Anwendung der Quantenüberlegenheit erfahren?