lari kuantum

KREDIT GAMBAR: lari kuantum

Bagaimana komputer Quantum akan mengubah dunia: Masa Depan Komputer P7

David Tal, Penerbit, Futuris
@DavidTalWrites
LinkedIn

Senin, 09/14/2020 - 05:14

Ada banyak hype yang beredar di industri komputer umum, hype berpusat di sekitar satu teknologi spesifik yang berpotensi mengubah segalanya: komputer kuantum. Menjadi senama perusahaan kami, kami akan mengakui bias dalam bullish kami di sekitar teknologi ini, dan selama bab terakhir dari seri Future of Computers kami, kami berharap untuk berbagi dengan Anda mengapa itu terjadi.

Pada tingkat dasar, komputer kuantum menawarkan kesempatan untuk memanipulasi informasi dengan cara yang berbeda secara fundamental. Faktanya, begitu teknologi ini matang, komputer ini tidak hanya akan memecahkan masalah matematika lebih cepat daripada komputer mana pun yang ada saat ini, tetapi juga komputer mana pun yang diperkirakan akan ada selama beberapa dekade mendatang (dengan asumsi hukum Moore berlaku). Akibatnya, mirip dengan diskusi kita di sekitar superkomputer di bab terakhir kami, komputer kuantum masa depan akan memungkinkan umat manusia untuk menjawab pertanyaan yang semakin besar yang dapat membantu kita memperoleh pemahaman yang lebih mendalam tentang dunia di sekitar kita.

Apa itu komputer kuantum?

Selain hype, bagaimana komputer kuantum berbeda dari komputer standar? Dan bagaimana mereka bekerja?

Untuk pelajar visual, sebaiknya tonton video singkat yang menyenangkan ini dari tim YouTube Kurzgesagt tentang topik ini:

Sementara itu, untuk pembaca kami, kami akan melakukan yang terbaik untuk menjelaskan komputer kuantum tanpa perlu gelar fisika.

Sebagai permulaan, kita perlu mengingat bahwa unit dasar dari proses komputer informasi adalah sedikit. Bit-bit ini dapat memiliki salah satu dari dua nilai: 1 atau 0, hidup atau mati, ya atau tidak. Jika Anda menggabungkan cukup banyak bit ini bersama-sama, Anda kemudian dapat mewakili angka dari berbagai ukuran dan melakukan segala macam perhitungan pada mereka, setelah yang lain. Semakin besar atau kuat chip komputer, semakin besar angka yang dapat Anda buat dan terapkan perhitungan, dan semakin cepat Anda dapat berpindah dari satu perhitungan ke perhitungan lainnya.

Komputer kuantum berbeda dalam dua hal penting.

Pertama, adalah keuntungan dari "superposisi." Sementara komputer tradisional beroperasi dengan bit, komputer kuantum beroperasi dengan qubit. Efek superposisi yang memungkinkan qubit adalah bahwa alih-alih dibatasi ke salah satu dari dua nilai yang mungkin (1 atau 0), qubit dapat eksis sebagai campuran keduanya. Fitur ini memungkinkan komputer kuantum beroperasi lebih efisien (lebih cepat) daripada komputer tradisional.

Kedua, adalah keuntungan dari “keterjeratan”. Fenomena ini merupakan perilaku fisika kuantum unik yang mengikat takdir sejumlah partikel yang berbeda, sehingga apa yang terjadi pada yang satu akan mempengaruhi yang lain. Ketika diterapkan pada komputer kuantum, ini berarti mereka dapat memanipulasi semua qubit mereka secara bersamaan—dengan kata lain, alih-alih melakukan serangkaian perhitungan satu demi satu, komputer kuantum dapat melakukan semuanya secara bersamaan.

Perlombaan untuk membangun komputer kuantum pertama

Judul ini agak keliru. Perusahaan terkemuka seperti Microsoft, IBM dan Google telah menciptakan komputer kuantum eksperimental pertama, tetapi prototipe awal ini menampilkan kurang dari dua lusin qubit per chip. Dan sementara upaya awal ini adalah langkah pertama yang hebat, perusahaan teknologi dan departemen penelitian pemerintah perlu membangun komputer kuantum yang menampilkan setidaknya 49 hingga 50 qubit agar hype memenuhi potensi dunia nyata yang diteorikan.

Untuk tujuan ini, ada sejumlah pendekatan yang sedang dicoba untuk mencapai tonggak 50 qubit ini, tetapi dua berdiri di atas semua pendatang.

Di satu sisi, Google dan IBM bertujuan untuk mengembangkan komputer kuantum dengan mewakili qubit sebagai arus yang mengalir melalui kabel superkonduktor yang didinginkan hingga -273.15 derajat Celcius, atau nol mutlak. Ada atau tidak adanya arus berarti 1 atau 0. Manfaat dari pendekatan ini adalah bahwa kabel atau sirkuit superkonduktor ini dapat dibuat dari silikon, perusahaan bahan semikonduktor yang telah berpengalaman selama puluhan tahun bekerja dengannya.

Pendekatan kedua, yang dipimpin oleh Microsoft, melibatkan ion yang terperangkap di dalam ruang vakum dan dimanipulasi oleh laser. Muatan berosilasi berfungsi sebagai qubit, yang kemudian digunakan untuk memproses operasi komputer kuantum.

Bagaimana kita akan menggunakan komputer kuantum

Oke, mengesampingkan teori, mari fokus pada aplikasi dunia nyata yang akan dimiliki komputer kuantum ini di dunia dan bagaimana perusahaan dan orang-orang terlibat dengannya.

Masalah logistik dan optimasi. Di antara penggunaan yang paling cepat dan menguntungkan untuk komputer kuantum adalah pengoptimalan. Untuk aplikasi berbagi perjalanan, seperti Uber, apa rute tercepat untuk menjemput dan mengantar pelanggan sebanyak mungkin? Untuk raksasa e-niaga, seperti Amazon, apa cara paling hemat biaya untuk mengirimkan miliaran paket selama terburu-buru membeli hadiah liburan?

Pertanyaan-pertanyaan sederhana ini melibatkan penghitungan ratusan hingga ribuan variabel sekaligus, suatu prestasi yang tidak dapat ditangani oleh superkomputer modern; jadi sebagai gantinya, mereka menghitung persentase kecil dari variabel-variabel tersebut untuk membantu perusahaan-perusahaan ini mengelola kebutuhan logistik mereka dengan cara yang kurang optimal. Tetapi dengan komputer kuantum, ia akan mengiris segunung variabel tanpa berkeringat.

Cuaca dan iklim pemodelan. Mirip dengan poin di atas, alasan mengapa saluran cuaca terkadang salah adalah karena ada terlalu banyak variabel lingkungan untuk diproses oleh superkomputer mereka (itu dan terkadang pengumpulan data cuaca buruk). Tetapi dengan komputer kuantum, para ilmuwan cuaca tidak hanya dapat meramalkan pola cuaca jangka pendek dengan sempurna, tetapi mereka juga dapat membuat penilaian iklim jangka panjang yang lebih akurat untuk memprediksi dampak perubahan iklim.

Obat yang dipersonalisasi. Mengurai kode DNA dan mikrobioma unik Anda sangat penting bagi dokter masa depan untuk meresepkan obat yang disesuaikan dengan sempurna untuk tubuh Anda. Sementara superkomputer tradisional telah membuat langkah dalam memecahkan kode DNA dengan biaya yang efektif, mikrobioma jauh di luar jangkauan mereka—tetapi tidak demikian untuk komputer kuantum masa depan.

Komputer kuantum juga akan memungkinkan Big Pharma untuk memprediksi dengan lebih baik bagaimana molekul yang berbeda bereaksi dengan obat mereka, sehingga secara signifikan mempercepat pengembangan farmasi dan menurunkan harga.

Eksplorasi ruang angkasa. Teleskop ruang angkasa hari ini (dan besok) mengumpulkan sejumlah besar data citra astrologi setiap hari yang melacak pergerakan triliunan galaksi, bintang, planet, dan asteroid. Sayangnya, ini terlalu banyak data untuk superkomputer saat ini untuk menyaring untuk membuat penemuan yang berarti secara teratur. Tetapi dengan komputer kuantum matang yang dikombinasikan dengan pembelajaran mesin, semua data ini akhirnya dapat diproses secara efisien, membuka pintu bagi penemuan ratusan hingga ribuan planet baru setiap hari pada awal 2030-an.

Ilmu dasar. Mirip dengan poin di atas, kekuatan komputasi mentah yang dimungkinkan oleh komputer kuantum ini akan memungkinkan para ilmuwan dan insinyur untuk merancang bahan kimia dan bahan baru, serta mesin yang berfungsi lebih baik dan tentu saja, mainan Natal yang lebih keren.

Pembelajaran mesin. Menggunakan komputer tradisional, algoritme pembelajaran mesin membutuhkan sejumlah besar contoh yang dikuratori dan diberi label (data besar) untuk mempelajari keterampilan baru. Dengan komputasi kuantum, perangkat lunak pembelajaran mesin dapat mulai belajar lebih seperti manusia, di mana mereka dapat mengambil keterampilan baru menggunakan lebih sedikit data, data yang lebih berantakan, seringkali dengan sedikit instruksi.

Aplikasi ini juga menjadi topik yang menarik di antara para peneliti di bidang kecerdasan buatan (AI), karena peningkatan kapasitas pembelajaran alami ini dapat mempercepat kemajuan dalam penelitian AI selama beberapa dekade. Lebih lanjut tentang ini di seri Masa Depan Kecerdasan Buatan kami.

enkripsi. Sayangnya, ini adalah aplikasi yang membuat sebagian besar peneliti dan badan intelijen gelisah. Semua layanan enkripsi saat ini bergantung pada pembuatan kata sandi yang membutuhkan superkomputer modern ribuan tahun untuk dipecahkan; komputer kuantum secara teoritis dapat merobek kunci enkripsi ini dalam waktu kurang dari satu jam.

Perbankan, komunikasi, layanan keamanan nasional, internet itu sendiri bergantung pada enkripsi yang andal untuk berfungsi. (Oh, dan lupakan tentang bitcoin juga, mengingat ketergantungan intinya pada enkripsi.) Jika komputer kuantum ini berfungsi seperti yang diiklankan, semua industri ini akan berisiko, paling buruk membahayakan seluruh ekonomi dunia sampai kita membangun enkripsi kuantum untuk menjaga laju.

Terjemahan bahasa waktu nyata. Untuk mengakhiri bab ini dan seri ini dengan catatan yang tidak terlalu menegangkan, komputer kuantum juga akan memungkinkan terjemahan bahasa yang hampir sempurna dan real-time antara dua bahasa, baik melalui obrolan Skype atau melalui penggunaan perangkat audio yang dapat dipakai atau ditanamkan di telinga Anda. .

Dalam 20 tahun, bahasa tidak akan lagi menjadi penghalang untuk bisnis dan interaksi sehari-hari. Misalnya, seseorang yang hanya berbicara bahasa Inggris dapat lebih percaya diri menjalin hubungan bisnis dengan mitra di luar negeri di mana merek bahasa Inggris akan gagal menembusnya, dan ketika mengunjungi negara asing tersebut, orang ini bahkan mungkin jatuh cinta dengan seseorang yang hanya kebetulan berbicara bahasa Kanton.