Kuantumrun

KREDIT GAMBAR: Kuantumrun

Kepiye komputer kuantum bakal ngganti jagad: Masa Depan Komputer P7

David Tal, Penerbit, Futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Sen, 09/14/2020 - 05:14

Ana akeh hype sing ngambang ing industri komputer umum, hype sing dipusatake ing siji teknologi khusus sing duweni potensi kanggo ngganti kabeh: komputer kuantum. Minangka jeneng perusahaan kita, kita bakal ngakoni bias babagan bullishness babagan teknologi iki, lan sajrone bab pungkasan saka seri Future of Computers, kita ngarep-arep bisa bareng karo sampeyan apa sebabe.

Ing tingkat dhasar, komputer kuantum menehi kesempatan kanggo ngapusi informasi kanthi cara sing beda. Nyatane, yen teknologi iki diwasa, komputer kasebut ora mung bakal ngrampungake masalah matematika luwih cepet tinimbang komputer sing saiki ana, nanging uga komputer apa wae sing diramal bakal ana sajrone sawetara dekade sabanjure (yen hukum Moore bener). Ing efek, padha karo diskusi kita watara superkomputer ing bab pungkasan kita, komputer kuantum ing mangsa ngarep bakal ngaktifake manungsa kanggo ngatasi pitakonan sing luwih gedhe sing bisa mbantu kita entuk pangerten sing luwih jero babagan jagad iki.

Apa komputer kuantum?

Hype aside, mung kepiye komputer kuantum beda karo komputer standar? Lan carane padha bisa?

Kanggo sinau visual, disaranake nonton video cekak sing nyenengake iki saka tim YouTube Kurzgesagt babagan topik iki:

Kangge, kanggo para pamaca, kita bakal nindakake sing paling apik kanggo nerangake komputer kuantum tanpa mbutuhake gelar fisika.

Kanggo wiwitan, kita kudu ngelingi yen unit dhasar proses komputer informasi rada sithik. Bit iki bisa duwe salah siji saka rong nilai: 1 utawa 0, urip utawa mati, ya utawa ora. Yen sampeyan gabungke cukup bit iki bebarengan, sampeyan banjur bisa makili nomer saka ukuran apa wae lan nindakake kabeh cara petungan ing, ing sawise liyane. Sing luwih gedhe utawa luwih kuat chip komputer, sing luwih gedhe nomer sampeyan bisa nggawe lan aplikasi petungan, lan luwih cepet sampeyan bisa pindhah saka siji pitungan liyane.

Komputer kuantum beda ing rong cara penting.

Kaping pisanan, yaiku kauntungan saka "superposisi." Nalika komputer tradisional beroperasi nganggo bit, komputer kuantum beroperasi nganggo qubit. Efek superposisi qubits mbisakake yaiku tinimbang diwatesi siji saka rong nilai sing bisa (1 utawa 0), qubit bisa ana minangka campuran saka loro kasebut. Fitur iki ngidini komputer kuantum bisa digunakake kanthi luwih efisien (luwih cepet) tinimbang komputer tradisional.

Kapindho, iku kauntungan saka "entanglement." Fenomena iki minangka prilaku fisika kuantum unik sing ngiket takdir saka jumlah partikel sing beda-beda, supaya apa sing kedadeyan ing siji bakal mengaruhi liyane. Nalika ditrapake ing komputer kuantum, iki tegese bisa ngapusi kabeh qubit kanthi bebarengan-ing tembung liyane, tinimbang nindakake sakumpulan kalkulasi siji-sijine, komputer kuantum bisa nindakake kabeh bebarengan.

Lomba kanggo mbangun komputer kuantum pisanan

Judhul iki rada misnomer. Perusahaan terkemuka kaya Microsoft, IBM lan Google wis nggawe komputer kuantum eksperimen pisanan, nanging prototipe awal iki nduweni kurang saka rong lusin qubit saben chip. Lan nalika upaya awal iki minangka langkah pertama sing apik, perusahaan teknologi lan departemen riset pemerintah kudu nggawe komputer kuantum sing paling ora 49 nganti 50 qubits kanggo hype kanggo nyukupi potensial jagad nyata.

Kanggo tujuan iki, ana sawetara pendekatan sing dicoba kanggo nggayuh tonggak sejarah 50 qubit iki, nanging loro sing ana ing ndhuwur kabeh sing teka.

Ing siji kamp, Google lan IBM ngarahake ngembangake komputer kuantum kanthi makili qubit minangka arus sing mili liwat kabel superkonduktor sing didinginake nganti -273.15 derajat Celsius, utawa nol mutlak. Ing ngarsane utawa anané saka saiki stands for a 1 utawa 0. Kauntungan saka pendekatan iki sing iki kabel superconducting utawa sirkuit bisa dibangun metu saka silikon, perusahaan bahan semikonduktor duwe dekade saka pengalaman nggarap.

Pendekatan kapindho, dipimpin dening Microsoft, kalebu ion sing kepepet sing ditahan ing ruang vakum lan dimanipulasi dening laser. Biaya oscillating minangka qubit, sing banjur digunakake kanggo ngolah operasi komputer kuantum.

Carane kita bakal nggunakake komputer kuantum

Oke, nyingkirake teori kasebut, ayo fokus ing aplikasi jagad nyata sing bakal ditindakake komputer kuantum ing jagad iki lan kepiye perusahaan lan wong bisa melu.

Masalah logistik lan optimasi. Antarane panggunaan sing paling cepet lan nguntungake kanggo komputer kuantum yaiku optimasi. Kanggo aplikasi enggo bareng numpak, kaya Uber, apa rute paling cepet kanggo njupuk lan nyelehake pelanggan sabisa? Kanggo raksasa e-commerce, kaya Amazon, apa cara sing paling larang kanggo ngirim milyaran paket nalika tuku hadiah liburan?

Pitakonan-pitakonan prasaja iki ndherek nomer crunching atusan kanggo ewu variabel bebarengan, feat sing superkomputer modern mung ora bisa nangani; dadi tinimbang, padha ngitung persentase cilik saka variabel kasebut kanggo mbantu perusahaan kasebut ngatur kabutuhan logistik kanthi cara sing kurang optimal. Nanging kanthi komputer kuantum, bakal ngiris gunung variabel tanpa kringet.

Cuaca lan iklim modeling. Padha karo titik ing ndhuwur, alesan ngapa saluran cuaca kadhangkala salah amarga ana akeh banget variabel lingkungan kanggo superkomputer sing bisa diproses (sing lan kadhangkala kurang pengumpulan data cuaca). Nanging kanthi komputer kuantum, para ilmuwan cuaca ora mung bisa ngramal pola cuaca sing cedhak, nanging uga bisa nggawe penilaian iklim jangka panjang sing luwih akurat kanggo prédhiksi efek saka owah-owahan iklim.

Obat pribadi. Dekoding DNA lan mikrobioma unik sampeyan penting banget kanggo dokter sing bakal teka kanggo menehi resep obat sing cocog karo awak sampeyan. Nalika superkomputer tradisional wis digawe strides ing dekoding DNA biaya-efektif, microbiome adoh ngluwihi sing bisa-nanging ora kanggo komputer kuantum mangsa.

Komputer kuantum uga bakal ngidini Big Pharma luwih prédhiksi kepiye reaksi molekul beda karo obat-obatan kasebut, saéngga nyepetake pangembangan farmasi lan nyuda rega.

Eksplorasi ruangan. Teleskop antariksa saiki (lan sesuk) ngumpulake data citra astrologi sing akeh banget saben dina sing nglacak obahe triliunan galaksi, lintang, planet, lan asteroid. Sayange, iki akeh banget data kanggo superkomputer saiki sing kudu digali supaya bisa nemokake panemuan sing penting kanthi rutin. Nanging kanthi komputer kuantum sing diwasa digabungake karo machine learning, kabeh data iki pungkasane bisa diproses kanthi efisien, mbukak lawang kanggo panemuan atusan nganti ewu planet anyar saben dina ing awal taun 2030-an.

Ilmu dhasar. Padha karo poin ing ndhuwur, daya komputasi mentah sing diaktifake komputer kuantum iki bakal ngidini para ilmuwan lan insinyur nyipta bahan kimia lan bahan anyar, uga mesin sing luwih apik lan mesthi, dolanan Natal sing luwih adhem.

learning machine. Nggunakake komputer tradisional, algoritma machine-learning mbutuhake conto sing dikurasi lan diwenehi label (data gedhe) kanggo sinau katrampilan anyar. Kanthi komputasi kuantum, piranti lunak machine-learning bisa miwiti sinau luwih kaya manungsa, sing bisa njupuk katrampilan anyar kanthi nggunakake data sing kurang, data sing luwih sithik, asring kanthi sawetara instruksi.

Aplikasi iki uga dadi topik sing nyenengake ing antarane peneliti ing bidang kecerdasan buatan (AI), amarga kapasitas sinau alami sing luwih apik iki bisa nyepetake kemajuan riset AI nganti pirang-pirang dekade. Luwih lengkap babagan iki ing seri Future of Artificial Intelligence.

enkripsi. Sayange, iki minangka aplikasi sing paling akeh peneliti lan lembaga intelijen gugup. Kabeh layanan enkripsi saiki gumantung ing nggawe sandhi sing bakal njupuk superkomputer modern ewu taun kanggo crack; komputer kuantum bisa teori nyuwek liwat tombol enkripsi iki sak jam.

Banking, komunikasi, layanan keamanan nasional, internet dhewe gumantung ing enkripsi dipercaya kanggo fungsi. (Oh, lan lali babagan bitcoin uga, amarga ketergantungan inti ing enkripsi.) Yen komputer kuantum iki bisa digunakake kaya sing diiklanake, kabeh industri kasebut bakal beresiko, paling mbebayani kanggo kabeh ekonomi donya nganti kita mbangun enkripsi kuantum kanggo njaga. jangkah.

Terjemahan basa wektu nyata. Kanggo mungkasi bab iki lan seri iki kanthi cathetan sing kurang ngepenakke, komputer kuantum uga bakal ngaktifake terjemahan basa wektu nyata sing meh sampurna ing antarane rong basa, liwat obrolan Skype utawa nggunakake audio sing bisa dipakai utawa implan ing kuping. .

Ing 20 taun, basa ora bakal dadi alangan kanggo bisnis lan interaksi saben dinten. Contone, wong sing mung nganggo basa Inggris luwih yakin bisa mlebu hubungan bisnis karo mitra ing negara manca sing merek Inggris bakal gagal nembus, lan nalika ngunjungi negara manca kasebut, wong iki bisa uga tresna karo wong tartamtu sing mung kelakon nganggo basa Kanton.