სინათლეზე დაფუძნებული კვანტური: კვანტური გამოთვლის ნათელი მომავალი

• ავტორი:
• ავტორის სახელი

  Quantumrun Foresight
• თებერვალი 26, 2024

Insight რეზიუმე

სინათლეზე დაფუძნებული კვანტური გამოთვლების ბოლოდროინდელი განვითარება მიუთითებს გამოთვლითი ტექნოლოგიების ცვლილებაზე, ტრადიციული მეთოდებიდან გადასამუშავებლად სინათლის ნაწილაკების გამოყენებაზე გადასვლაზე. ეს ცვლილება გვპირდება უფრო ეფექტურ და სწრაფ პრობლემებს სხვადასხვა სფეროში და ენერგომოთხოვნილების შემცირების გამო გარემოსდაცვითი სარგებელის პოტენციალს. ეს წინსვლა ასევე აჩენს მნიშვნელოვან კითხვებს მონაცემთა უსაფრთხოების, სამუშაო ბაზრის ევოლუციისა და გლობალური ტექნოლოგიური კონკურენტუნარიანობის შესახებ.

სინათლეზე დაფუძნებული კვანტური კონტექსტი

რამდენიმე განვითარება განვითარდა სინათლეზე დაფუძნებულ კვანტურ გამოთვლებში. სინათლეზე დაფუძნებული კვანტური გამოთვლა ან ფოტონიკური კვანტური გამოთვლა იყენებს ფოტონებს (მსუბუქ ნაწილაკებს) გამოთვლების შესასრულებლად. ამის საპირისპიროდ, ტრადიციული გამოთვლა იყენებს ელექტრულ სქემებს და ბიტებს. 2023 წლის ივნისში, MIT-ის მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, რომ ტყვიის ჰალოიდ პეროვსკიტის ნანონაწილაკებს შეუძლიათ შექმნან ფოტონების თანმიმდევრული ნაკადი. ეს მასალები არა მხოლოდ პერსპექტიულია მომავალი მზის პანელებისთვის მათი მსუბუქი წონისა და წარმოების სიმარტივის გამო, არამედ ისინი ასევე გამოირჩევიან თავიანთი პოტენციალით მოწინავე ტექნოლოგიებში, რადგან მათი ადვილად დამზადება და გამოყენება შესაძლებელია შუშის მსგავს ზედაპირებზე.

შემდეგ, 2023 წლის ოქტომბერში, ჩინელმა მეცნიერებმა მიაღწიეს გარღვევას მათი ახალი შუქზე დაფუძნებული კვანტური კომპიუტერით, Jiuzhang 3.0, რომელმაც დაამყარა ახალი მსოფლიო რეკორდი 255 ფოტონის აღმოჩენით, რაც ბევრად აღემატება თავის წინამორბედ Jiuzhang 2.0-ის 113 ფოტონს. ეს წინსვლა საშუალებას აძლევს Jiuzhang 3.0-ს მილიონჯერ უფრო სწრაფად შეასრულოს, ვიდრე Jiuzhang 2.0 გაუსის ბოზონის შერჩევის ამოცანების გადაჭრაში, რთული მათემატიკური მოდელი, რომელიც გამოიყენება კვანტურ გამოთვლებში. აღსანიშნავია, რომ Jiuzhang 3.0-ს შეუძლია დაამუშაოს ყველაზე რთული გაუსის ბოზონის სინჯების ნიმუშები მხოლოდ ერთ მიკროწამში, ამოცანა, რომლის შესრულებასაც მსოფლიოს უსწრაფეს სუპერკომპიუტერს, Frontier-ს დასჭირდება 20 მილიარდი წელი. 

საბოლოოდ, 2024 წლის იანვარში, იაპონელმა მეცნიერებმა გამოაცხადეს მნიშვნელოვანი წინსვლა, რათა აღმოიფხვრას ულტრა დაბალი ტემპერატურის საჭიროება, რომელიც საჭიროა ამჟამინდელი შუქზე დაფუძნებული კვანტური მანქანებისთვის. მათი მიღწევა გულისხმობს მაღალი ხარისხის "შეკუმშული სინათლის" წყაროს ინფორმაციის გადაცემისთვის, რათა 2030 წლისთვის ავაშენოთ ძლიერი კვანტური კომპიუტერი. ეს განვითარება პოტენციურ მასშტაბურობასა და ენერგოეფექტურობის უპირატესობებს გვთავაზობს სხვა მეთოდებთან შედარებით, როგორიცაა სუპერგამტარი და სილიკონზე დაფუძნებული კვანტური კომპიუტერები.

დამრღვევი გავლენა

მოსალოდნელია, რომ სინათლეზე დაფუძნებული კვანტური გამოთვლების მიღწევები მნიშვნელოვნად გააუმჯობესებს გამოთვლის ეფექტურობას და სიჩქარეს. ამ ტექნოლოგიის ოთახის ტემპერატურაზე მუშაობის შესაძლებლობა ამცირებს რთული გაგრილების სისტემების საჭიროებას, რაც მას უფრო ეკოლოგიურად და ეკონომიურად აქცევს. გაზრდილმა ეფექტურობამ და დაბალმა საოპერაციო ხარჯებმა შეიძლება ხელი შეუწყოს კვანტური გამოთვლითი ტექნოლოგიების ფართო გამოყენებას სხვადასხვა სექტორში, დააჩქაროს კვლევა და განვითარება ხელოვნურ ინტელექტს, მატერიალურ მეცნიერებასა და კრიპტოგრაფიაში.

შუქზე დაფუძნებული კვანტური გამოთვლის განვითარებამ ასევე შეიძლება გამოიწვიოს უფრო სწრაფი და ხელმისაწვდომი წვდომა მოწინავე გამოთვლით რესურსებზე. ამ ცვლილებამ შეიძლება გამოიწვიოს პირადი უსაფრთხოების გაძლიერება მონაცემთა დაცვის უფრო დახვეწილი დაშიფვრის მეთოდების მეშვეობით. განათლებაში ასეთმა მიღწევებმა შეიძლება მიაწოდოს სტუდენტებს და მკვლევარებს სწავლისა და აღმოჩენის ახალი ინსტრუმენტები. გარდა ამისა, როგორც ეს ტექნოლოგია მომწიფდება, მას შეუძლია შექმნას ახალი სამუშაო შესაძლებლობები და კარიერული გზები კვანტურ გამოთვლით და მასთან დაკავშირებულ ინდუსტრიებში.

მთავრობები სავარაუდოდ აღიქვამენ ამ მოვლენებს, როგორც შესაძლებლობას გააძლიერონ ეროვნული შესაძლებლობები მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში. შუქზე დაფუძნებულ კვანტურ გამოთვლებში ინვესტიციებმა შეიძლება გააძლიეროს ქვეყნის კონკურენტული უპირატესობა მაღალტექნოლოგიურ ინდუსტრიებსა და კვლევებში. ამ ტექნოლოგიამ შეიძლება ასევე მოითხოვოს განახლებები მარეგულირებელ ჩარჩოებში, განსაკუთრებით მონაცემთა უსაფრთხოებასთან დაკავშირებით, რათა გადაჭრას ახალი გამოწვევები, რომლებიც წარმოიქმნება მოწინავე გამოთვლითი შესაძლებლობებით. გარდა ამისა, მთავრობებს შეიძლება დასჭირდეთ პარტნიორობის ხელშეწყობა აკადემიას, ინდუსტრიასა და კვლევით ინსტიტუტებს შორის, რათა სრულად გამოიყენონ შუქზე დაფუძნებული კვანტური გამოთვლის პოტენციალი.

სინათლეზე დაფუძნებული კვანტის შედეგები

სინათლეზე დაფუძნებული კვანტური უფრო ფართო შედეგები შეიძლება მოიცავდეს: 

• გაძლიერებული გამოთვლითი შესაძლებლობები კვლევის სექტორებში, რაც იწვევს კლიმატის უფრო სწრაფ და ზუსტ მოდელირებას და დაავადების კვლევის შედეგებს.
• ახალი მასალებისა და წამლების დაჩქარებული აღმოჩენა და განვითარება, რაც ამცირებს მათ ბაზარზე გამოტანის დროსა და ხარჯებს.
• გაზრდილი მოთხოვნა კვანტურ რეზისტენტულ დაშიფვრის მეთოდებზე, რაც იწვევს კიბერუსაფრთხოებაში ინვესტიციების ზრდას და მონაცემთა დაცვის ტექნოლოგიებში ინოვაციას.
• საგანმანათლებლო ფოკუსის გადანაცვლება კვანტურ გამოთვლებზე და მასთან დაკავშირებულ სფეროებზე, სწავლის ახალი შესაძლებლობებისა და კარიერული გზების შექმნა განვითარებად ტექნოლოგიებში.
• მთავრობები ახორციელებენ ინვესტიციებს კვანტურ გამოთვლით ინფრასტრუქტურასა და განათლებაში, მიზნად ისახავს მოიპოვოს კონკურენტული უპირატესობა მსოფლიო ტექნოლოგიების ლიდერობაში.
• ცვლილებები გეოპოლიტიკურ დინამიკაში, როდესაც ერები იბრძვიან კვანტური გამოთვლის შესაძლებლობებში დომინირებისთვის, რაც პოტენციურად გამოიწვევს ახალ ალიანსებსა და მეტოქეობას.
• მაღალი დონის გამოთვლითი რესურსების დემოკრატიზაცია, რაც საშუალებას აძლევს მცირე ბიზნესს და კვლევით დაწესებულებებს კონკურენცია გაუწიონ დიდ ერთეულებს.
• ენერგოეფექტური და ეკოლოგიურად სუფთა გამოთვლითი მეთოდების ზრდა, რაც ხელს უწყობს ნახშირბადის ნაკვალევის შემცირებას ტექნიკურ ინდუსტრიაში.
• ბიზნეს მოდელების ტრანსფორმაცია ისეთ სექტორებში, როგორიცაა ფინანსები და ლოჯისტიკა, მოწინავე ოპტიმიზაციისა და პროგნოზირებადი მოდელირების შესაძლებლობების გამო.
• სამართლებრივი და ეთიკური გამოწვევები, რომლებიც წარმოიქმნება გაუმჯობესებული გამოთვლითი უნარებიდან, რომლებიც საჭიროებენ ახალ რეგულაციებისა და მმართველობის სტრუქტურებს.

კითხვები გასათვალისწინებელია

• როგორ შეიძლება განათებაზე დაფუძნებული კვანტური გამოთვლების ინტეგრირებამ სხვადასხვა ინდუსტრიებში შეცვალოს სამუშაო ბაზარი?
• რა გზებით შეიძლება კვანტური გამოთვლის წინსვლამ გავლენა მოახდინოს მონაცემთა გლობალურ უსაფრთხოებაზე?