Quantum Supremacy: Tölvulausnin sem getur leyst vandamál á skammtahraða

• Höfundur:
• Höfundur nafn

  Quantumrun Foresight
• Mars 20, 2022

Innsýn samantekt

Skammtatölvun, sem notar qubita sem geta verið til samtímis sem bæði 0 og 1, opnar dyr til að leysa reiknivandamál á hraða langt umfram klassískar tölvur. Þessi tækni hefur möguleika á að umbreyta atvinnugreinum með því að gera flókna spá, sprunga dulmálskóða og jafnvel endurtaka líffræðileg samskipti. Leitin að yfirburði skammtafræðinnar hefur leitt til ótrúlegra framfara, þar á meðal umtalsverðra framfara í sýnitöku úr bónum, en vekur einnig áskoranir eins og samhæfnisvandamál, öryggisáhyggjur og landfræðileg sjónarmið.

Samhengi við yfirráð skammtafræðinnar

Vélmál skammtatölvu notar qubita sem eru samtímis til sem bæði 0 og 1 til að kanna allar mögulegar leiðir, sem hugsanlega leysa ákveðnar tegundir reiknivandamála hraðar en klassískar tölvur. Hugmyndin á bak við síðari aðferðina er þekkt sem skammtatölvun. Quantum supremacy, öðru nafni skammtaforskot, er markmið skammtatölvusviðsins sem miðar að því að byggja upp forritanlega skammtatölvu sem getur leyst vandamál sem klassísk tölva myndi ekki geta leyst. Þar sem klassískar tölvur nota bita, nota skammtatölvur qubita sem grunneiningu upplýsinga.

Með meginreglunni um superposition geta tveir qubits verið til í tveimur mismunandi stöðum á sama tíma. Skammtareiknirit nýta hugtak sem kallast skammtaaflækjur til að tengja qubita fullkomlega, sem gerir skammtatölvu kleift að sýna yfirburði sína. Þessar tölvur gætu verið færar um að sprunga dulmálskóða, endurtaka líffræðileg og efnafræðileg samskipti, auk þess að sinna gríðarlega flóknum spá- og fjárhagsáætlunaraðgerðum í margs konar iðnaðarforritum. 

Yfirburði skammtafræðinnar hefur náð ótrúlegum framförum, þar sem eitt af nýjustu byltingunum kemur frá Xanadu. Í júní 2022 greindi kanadíska skammtatæknifyrirtækið Xanadu frá umtalsverðum framförum í bósonsýnatöku, með því að nota ljósleiðaralykkjur og margföldun til að greina að meðaltali 125 upp í 219 ljóseindir úr 216 kreistum stillingum, sem fullyrti að hraðinn væri 50 milljón sinnum meiri en fyrri tilraunir, þar á meðal Google. Þessi árangur undirstrikar kraftmikið og ört vaxandi eðli skammtafræðinnar, þar sem ýmsar stofnanir ýta á mörk tækninnar.

Truflandi áhrif

Að sækjast eftir skammtafræðiyfirburði tæknirisa og þjóða er meira en kapphlaup um að hrósa sér; það er leið til nýrra reiknimöguleika. Skammtatölvur, með getu sína til að framkvæma flókna útreikninga á hraða sem er óhugsandi með klassískum tölvum, geta leitt til verulegra framfara á ýmsum sviðum. Allt frá því að efla veðurspá til að flýta fyrir uppgötvun eiturlyfja, mögulegar umsóknir eru miklar. 

Hins vegar hefur þróun skammtatölvunar einnig í för með sér áskoranir og áhyggjur. Mismunandi nálgun við skammtatölvun, eins og notkun Google á ofurleiðandi flísum og ljóseðlisfræði frumgerð Kína, benda til þess að engin staðlað aðferð sé til ennþá. Þessi skortur á einsleitni getur leitt til samhæfnisvandamála og hindrað samvinnu milli mismunandi aðila. Þar að auki vekur möguleiki skammtatölva til að sprunga núverandi dulkóðunaraðferðir alvarlegar öryggisáhyggjur sem stjórnvöld og fyrirtæki þurfa að takast á við.

Ekki er heldur hægt að horfa framhjá geopólitíska þætti skammtafræðiyfirvalda. Samkeppni stórvelda eins og Bandaríkjanna og Kína á þessu sviði endurspeglar víðtækari baráttu fyrir tæknilegum yfirburðum. Þessi samkeppni gæti ýtt undir frekari fjárfestingar og rannsóknir, stuðlað að vexti í tengdum atvinnugreinum og menntun. Hins vegar felur það einnig í sér hættu á að skapa tæknileg gjá milli þjóða, sem mögulega leiði til spennu og ójafnvægis í alþjóðlegum áhrifum. Samvinna og siðferðileg sjónarmið við þróun og innleiðingu skammtatækni munu vera lykillinn að því að tryggja að ávinningur hennar sé deilt á breiðan og ábyrgan hátt.

Afleiðingar skammtaráðs 

Víðtækari afleiðingar skammtafræðiyfirráða geta falið í sér:

• Framtíðarviðskiptalíkön sem nota skammtatölvur til að veita viðskiptalausnir. 
• Þróun í netöryggi sem mun gera núverandi dulkóðun úrelta og knýja á um upptöku flóknari skammtadulkóðunarlausna. 
• Hagræðing lyfjauppgötvunar og framleiðsluferla lyfja- og efnafyrirtækja. 
• Að efla hagræðingarferla eignasafns sem notuð eru af fjármálaþjónustufyrirtækjum. 
• Að skapa umfangsmikla hagræðingu í öllum fyrirtækjum sem eru háð flutningum, td smásölu, afhendingu, sendingu og fleira. 
• Skammtatæknin verður næsti fjárfestingarstaðurinn á eftir gervigreind, sem leiðir til fleiri sprotafyrirtækja á þessu sviði.

Spurningar sem þarf að íhuga

• Það hefur verið lofað skammtatölvum í fjóra áratugi, hversu langan tíma heldurðu að það muni taka fyrir þær að verða markaðssettar?
• Hvaða aðrar atvinnugreinar gætu séð veruleg áhrif af beitingu skammtafræðiyfirvalda?