Quantum Supremacy: arvutuslahendus, mis suudab lahendada probleeme kvantkiirusel

• Autor:
• autori nimi

  Quantumrun Foresight
• Märtsil 20, 2022

Ülevaate kokkuvõte

Kvantarvutus, mis kasutab kubitte, mis võivad eksisteerida samaaegselt nii 0 kui ka 1-na, avab uksed arvutusprobleemide lahendamiseks kiirustel, mis ületavad palju klassikalisi arvuteid. Sellel tehnoloogial on potentsiaal tööstusharusid muuta, võimaldades keerukat prognoosimist, krüptograafiliste koodide murdmist ja isegi bioloogiliste interaktsioonide kordamist. Kvantide ülemvõimu taotlemine on toonud kaasa märkimisväärseid edusamme, sealhulgas olulisi edusamme bosoniproovide võtmisel, kuid tõstatab ka probleeme, nagu ühilduvusprobleemid, turvaprobleemid ja geopoliitilised kaalutlused.

Kvantülimuse kontekst

Kvantarvuti masinakeel kasutab kubitte, mis eksisteerivad samaaegselt nii 0 kui ka 1-na, et uurida kõiki võimalikke teid, lahendades potentsiaalselt teatud tüüpi arvutusprobleeme kiiremini kui klassikalised arvutid. Viimase lähenemisviisi kontseptsiooni nimetatakse kvantarvutuseks. Kvantide ülemvõim, teisiti tuntud kui kvanteelis, on kvantarvutusvälja eesmärk, mille eesmärk on luua programmeeritav kvantarvuti, mis suudab lahendada probleeme, mida klassikaline arvuti ei suudaks lahendada. Kui klassikalised arvutid kasutavad bitte, siis kvantarvutid kasutavad teabe põhiühikuna kubitte.

Superpositsiooni põhimõttel võivad kaks kubitti eksisteerida korraga kahes erinevas asendis. Kvantalgoritmid kasutavad qubittide täiuslikuks korreleerimiseks kontseptsiooni, mida nimetatakse kvantpõimumiseks, võimaldades kvantarvutil näidata oma ülemvõimu. Need arvutid võivad olla võimelised murdma krüptograafilisi koode, kopeerima bioloogilisi ja keemilisi koostoimeid ning täitma tohutult keerulisi prognoosimis- ja eelarvestamisfunktsioone paljudes tööstusrakendustes. 

Kvantide ülemvõim on teinud märkimisväärseid edusamme, üks viimaseid läbimurdeid on pärit Xanadust. 2022. aasta juunis teatas Kanada kvanttehnoloogiaettevõte Xanadu märkimisväärsest edusammust bosoniproovide võtmisel, kasutades optilise kiu silmuseid ja multipleksimist, et tuvastada 125 pigistatud režiimis keskmiselt 219 kuni 216 footoni, väites, et kiirus on 50 miljonit korda suurem kui eelmistes katsetes. sealhulgas Google'i oma. See saavutus rõhutab kvantandmetöötluse dünaamilist ja kiiresti arenevat olemust, kusjuures erinevad organisatsioonid nihutavad tehnoloogia piire.

Häiriv mõju

Tehnikahiiglaste ja riikide püüdlused kvantülemvõimu poole on midagi enamat kui võidujooks õiguste eest; see on tee uute arvutusvõimaluste juurde. Kvantarvutid, mis võimaldavad teha keerulisi arvutusi klassikaliste arvutitega võimatutel kiirustel, võivad tuua kaasa märkimisväärseid edusamme erinevates valdkondades. Alates ilmaennustuse parandamisest kuni ravimite avastamise kiirendamiseni on potentsiaalsed rakendused tohutud. 

Kvantarvutite areng toob aga kaasa ka väljakutseid ja muresid. Erinevad lähenemisviisid kvantarvutamisele, nagu Google'i ülijuhtivate kiipide kasutamine ja Hiina fotooniline prototüüp, näitavad, et standardiseeritud meetodit veel pole. Selline ühtsuse puudumine võib põhjustada ühilduvusprobleeme ja takistada erinevate üksuste vahelist koostööd. Lisaks tekitab kvantarvutite potentsiaal praeguste krüpteerimismeetodite murdmiseks tõsiseid turvaprobleeme, millega valitsused ja ettevõtted peavad tegelema.

Tähelepanuta ei saa jätta ka kvantülemvõimu geopoliitilist aspekti. Suurriikide, nagu USA ja Hiina, vaheline konkurents selles valdkonnas peegeldab laiemat võitlust tehnoloogilise domineerimise pärast. See rivaalitsemine võib soodustada täiendavaid investeeringuid ja teadusuuringuid, soodustades sellega seotud tööstusharude ja hariduse kasvu. Kuid see kujutab endast ka ohtu, et tekivad riikide vahel tehnoloogilised lõhed, mis võib viia pingete ja tasakaalustamatuseni globaalses mõjus. Koostöö ja eetilised kaalutlused kvanttehnoloogia arendamisel ja kasutuselevõtul on võtmetähtsusega tagamaks, et selle eeliseid jagatakse laialdaselt ja vastutustundlikult.

Kvantülimuse tagajärjed 

Kvantülimuse laiemad tagajärjed võivad hõlmata järgmist:

• Tulevased ärimudelid, mis kasutavad ärilahenduste pakkumiseks kvantarvuteid. 
• Küberturvalisuse areng, mis muudab olemasoleva krüptimise aegunuks ja sunnib kasutusele võtma keerukamaid kvantkrüptimise lahendusi. 
• Farmaatsia- ja keemiaettevõtete ravimite avastamise ja tootmisprotsesside optimeerimine. 
• Finantsteenuste ettevõtete poolt kasutatavate portfelli optimeerimise protsesside tõhustamine. 
• Suurema tõhususe suurendamine kõigis logistikast sõltuvates ettevõtetes, nt jaemüük, kohaletoimetamine, saatmine ja palju muud. 
• Kvanttehnoloogiast on saamas tehisintellekti järel järgmine investeeringute leviala, mis toob kaasa rohkem idufirmasid selles valdkonnas.

Küsimused, mida kaaluda

• Kvantarvuteid on lubatud neli aastakümmet, kui kaua nende turustamine teie arvates aega võtab?
• Millistes teistes tööstusharudes võib kvantülemvõimu rakendamine oluliselt mõjutada?