Quantum Supremacy: Laskentaratkaisu, joka voi ratkaista ongelmia kvanttinopeudella

• Kirjoittaja:
• tekijän nimi

  Quantumrun Foresight
• Maaliskuussa 20, 2022

Havainnon yhteenveto

Kvanttilaskenta, jossa käytetään kubitteja, jotka voivat esiintyä samanaikaisesti sekä 0:na että 1:nä, avaa ovia laskennallisten ongelmien ratkaisemiseen nopeuksilla, jotka ylittävät klassisia tietokoneita. Tällä tekniikalla on potentiaalia muuttaa toimialoja mahdollistamalla monimutkaisen ennustamisen, salauskoodien murtamisen ja jopa biologisten vuorovaikutusten replikoinnin. Kvanttiylivallan tavoittelu on johtanut huomattavaan edistykseen, mukaan lukien merkittävät edistysaskeleet bosoninäytteiden ottamisessa, mutta tuo myös esiin haasteita, kuten yhteensopivuusongelmia, turvallisuusongelmia ja geopoliittisia näkökohtia.

Kvanttiylivallan konteksti

Kvanttitietokoneen konekieli käyttää kubitteja, jotka esiintyvät samanaikaisesti sekä 0:na että 1:nä, tutkiakseen kaikkia mahdollisia polkuja, mikä mahdollisesti ratkaisee tietyntyyppiset laskentaongelmat magnitudeja nopeammin kuin klassiset tietokoneet. Jälkimmäisen lähestymistavan takana oleva käsite tunnetaan kvanttilaskentana. Kvanttiylivalta, joka tunnetaan myös nimellä kvanttietu, on kvanttilaskentakentän tavoite, jonka tavoitteena on rakentaa ohjelmoitava kvanttitietokone, joka pystyy ratkaisemaan ongelmia, joita klassinen tietokone ei pystyisi ratkaisemaan. Kun klassiset tietokoneet käyttävät bittejä, kvanttitietokoneet käyttävät kubitteja tiedon perusyksikkönä.

Superpositioperiaatteella kaksi kubittia voi olla kahdessa eri paikassa samanaikaisesti. Kvanttialgoritmit hyödyntävät kvanttiketuiluksi kutsuttua käsitettä korreloidakseen täydellisesti kubitit, jolloin kvanttitietokone voi osoittaa ylivaltansa. Nämä tietokoneet voivat kyetä murtamaan kryptografisia koodeja, replikoimaan biologisia ja kemiallisia vuorovaikutuksia sekä suorittamaan äärimmäisen monimutkaisia ​​ennuste- ja budjetointitoimintoja useissa teollisuuden sovelluksissa. 

Kvanttiylivalta on edistynyt huomattavasti, ja yksi viimeisimmistä läpimurroista on tullut Xanadusta. Kesäkuussa 2022 kanadalainen kvanttiteknologiayritys Xanadu raportoi merkittävästä edistyksestä bosoninäytteiden ottamisessa käyttämällä optisen kuidun silmukoita ja multipleksointia 125–219 fotonin keskiarvon havaitsemiseen 216 puristusmoodista, väittäen 50 miljoonaa kertaa suuremman nopeuden kuin aikaisemmissa kokeissa. mukaan lukien Googlen. Tämä saavutus korostaa kvanttilaskennan dynaamista ja nopeasti kehittyvää luonnetta eri organisaatioiden ylittäessä teknologian rajoja.

Häiritsevä vaikutus

Teknologian jättiläisten ja kansakuntien pyrkimys kvanttivaltaan on enemmän kuin kilpaa kerskausoikeuksista; se on polku uusiin laskennallisiin mahdollisuuksiin. Kvanttitietokoneet, joiden kyky suorittaa monimutkaisia ​​laskelmia nopeuksilla, joita klassisilla tietokoneilla ei voi kuvitella, voivat johtaa merkittäviin edistysaskeleihin eri aloilla. Mahdolliset sovellukset ovat laajat sääennusteen parantamisesta lääkekehityksen nopeuttamiseen. 

Kvanttilaskennan kehittyminen tuo kuitenkin myös haasteita ja huolenaiheita. Kvanttilaskennan erilaiset lähestymistavat, kuten Googlen suprajohtavien sirujen käyttö ja Kiinan fotoniprototyyppi, osoittavat, että standardoitua menetelmää ei ole vielä olemassa. Tämä yhtenäisyyden puute voi johtaa yhteensopivuusongelmiin ja haitata yhteistyötä eri yksiköiden välillä. Lisäksi kvanttitietokoneiden mahdollisuudet murtaa nykyiset salausmenetelmät herättävät vakavia turvallisuusongelmia, joihin hallitusten ja yritysten on puututtava.

Kvanttiylivallan geopoliittista puolta ei myöskään voida jättää huomiotta. Yhdysvaltojen ja Kiinan kaltaisten suurvaltojen välinen kilpailu tällä alalla heijastaa laajempaa kamppailua teknologisesta valta-asemasta. Tämä kilpailu voi saada lisää investointeja ja tutkimusta, mikä edistää kasvua asiaan liittyvillä aloilla ja koulutuksessa. Se aiheuttaa kuitenkin myös riskin teknologisten kuilujen syntymisestä kansojen välille, mikä mahdollisesti johtaa jännitteisiin ja epätasapainoon globaalissa vaikutuksessa. Yhteistyö ja eettiset näkökohdat kvanttiteknologian kehittämisessä ja käyttöönotossa ovat avainasemassa sen varmistamiseksi, että sen hyödyt jaetaan laajasti ja vastuullisesti.

Kvanttiylivallan vaikutukset 

Kvanttiylivallan laajempia vaikutuksia voivat olla:

• Tulevaisuuden liiketoimintamallit, joissa käytetään kvanttitietokoneita liiketoimintaratkaisujen tarjoamiseen. 
• Kyberturvallisuuden kehitys, joka tekee nykyisestä salauksesta vanhentunutta ja pakottaa ottamaan käyttöön monimutkaisempia kvanttisalausratkaisuja. 
• Lääke- ja kemianyritysten lääkekeksintö- ja valmistusprosessien optimointi. 
• Rahoituspalveluyritysten käyttämien portfoliooptimointiprosessien tehostaminen. 
• Luodaan suuria tehokkuusetuja kaikissa logistiikasta riippuvaisissa yrityksissä, kuten vähittäiskaupassa, toimituksissa, toimituksissa ja muissa toiminnoissa. 
• Kvanttiteknologiasta on tulossa seuraava sijoituskohde tekoälyn jälkeen, mikä johtaa useampaan startupiin tällä alalla.

Pohdittavia kysymyksiä

• Kvanttitietokoneita on luvattu neljä vuosikymmentä, kuinka kauan luulet niiden kaupallistamisen kestävän?
• Millä muilla toimialoilla kvanttiylivallan soveltaminen saattaa nähdä merkittäviä vaikutuksia?