როგორ შეცვლის კვანტური კომპიუტერები სამყაროს: კომპიუტერების მომავალი P7

ზოგადად კომპიუტერული ინდუსტრიის ირგვლივ უამრავი აჟიოტაჟი ტრიალებს, აჟიოტაჟი ორიენტირებულია ერთ კონკრეტულ ტექნოლოგიაზე, რომელსაც აქვს ყველაფრის შეცვლის პოტენციალი: კვანტური კომპიუტერები. როგორც ჩვენი კომპანიის სახელი, ჩვენ ვაღიარებთ მიკერძოებულობას ამ ტექნოლოგიის მიმართ ჩვენს აყვავებაში და ჩვენი კომპიუტერების მომავლის სერიის ამ ბოლო თავის მსვლელობისას, ვიმედოვნებთ, რომ გაგიზიარებთ ზუსტად რატომ არის ეს.

საბაზისო დონეზე, კვანტური კომპიუტერი იძლევა ინფორმაციის ფუნდამენტურად განსხვავებული გზით მანიპულირების შესაძლებლობას. სინამდვილეში, როგორც კი ეს ტექნოლოგია მომწიფდება, ეს კომპიუტერები არა მხოლოდ გადაჭრიან მათემატიკურ ამოცანებს უფრო სწრაფად, ვიდრე ნებისმიერი ამჟამად არსებული კომპიუტერი, არამედ ნებისმიერი კომპიუტერი, რომელიც იარსებებს უახლოეს რამდენიმე ათწლეულში (თუ მურის კანონი მართებულია). ფაქტობრივად, ჩვენი დისკუსიის მსგავსი სუპერკომპიუტერები ჩვენს ბოლო თავშიმომავალი კვანტური კომპიუტერები კაცობრიობას საშუალებას მისცემს გაუმკლავდეს უფრო დიდ კითხვებს, რომლებიც დაგვეხმარება ღრმად გავიგოთ ჩვენს გარშემო არსებული სამყარო.

რა არის კვანტური კომპიუტერები?

ჰიპის გარდა, რით განსხვავდება კვანტური კომპიუტერები სტანდარტული კომპიუტერებისგან? და როგორ მუშაობენ?

ვიზუალური შემსწავლელებისთვის, ჩვენ გირჩევთ უყუროთ ამ სახალისო, მოკლე ვიდეოს Kurzgesagt YouTube გუნდისგან ამ თემაზე:

იმავდროულად, ჩვენი მკითხველებისთვის, ჩვენ ყველაფერს გავაკეთებთ იმისათვის, რომ ავხსნათ კვანტური კომპიუტერები ფიზიკის ხარისხის საჭიროების გარეშე.

დამწყებთათვის, უნდა გავიხსენოთ, რომ საინფორმაციო კომპიუტერების პროცესის ძირითადი ერთეული ცოტაა. ამ ბიტებს შეიძლება ჰქონდეს ორი მნიშვნელობიდან ერთი: 1 ან 0, ჩართული ან გამორთული, დიახ ან არა. თუ ამ ბიტების საკმარის რაოდენობას ერთად დააკავშირებთ, მაშინ შეგიძლიათ წარმოადგინოთ ნებისმიერი ზომის რიცხვი და გააკეთოთ ყველანაირი გამოთვლა მათზე, ერთმანეთის მიყოლებით. რაც უფრო დიდი ან ძლიერია კომპიუტერის ჩიპი, მით უფრო დიდი რიცხვები შეგიძლიათ შექმნათ და გამოიყენოთ გამოთვლები და მით უფრო სწრაფად შეძლებთ ერთი გაანგარიშებიდან მეორეზე გადასვლას.

კვანტური კომპიუტერები განსხვავდება ორი მნიშვნელოვანი თვალსაზრისით.

პირველი, ეს არის "სუპერპოზიციის" უპირატესობა. მიუხედავად იმისა, რომ ტრადიციული კომპიუტერები მუშაობენ ბიტებით, კვანტური კომპიუტერები მუშაობენ კუბიტებით. სუპერპოზიციის ეფექტის კუბიტების ჩართვა არის ის, რომ ნაცვლად ორი შესაძლო მნიშვნელობის (1 ან 0) ერთის შეზღუდვისა, კუბიტი შეიძლება არსებობდეს ორივეს ნარევად. ეს ფუნქცია საშუალებას აძლევს კვანტურ კომპიუტერებს იმუშაონ უფრო ეფექტურად (უფრო სწრაფად), ვიდრე ტრადიციული კომპიუტერები.

მეორე, არის „ჩახლართვის“ უპირატესობა. ეს ფენომენი არის უნიკალური კვანტური ფიზიკის ქცევა, რომელიც აკავშირებს სხვადასხვა ნაწილაკების რაოდენობის ბედს, ისე, რომ ის, რაც ერთს შეემთხვევა, გავლენას მოახდენს სხვებზე. კვანტურ კომპიუტერებზე გამოყენებისას, ეს ნიშნავს, რომ მათ შეუძლიათ მანიპულირება ყველა კუბიტზე ერთდროულად - სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, იმის ნაცვლად, რომ აწარმოონ გამოთვლების ნაკრები ერთმანეთის მიყოლებით, კვანტურ კომპიუტერს შეუძლია გააკეთოს ისინი ერთდროულად.

რბოლა პირველი კვანტური კომპიუტერის შესაქმნელად

ეს სათაური გარკვეულწილად არასწორი ტერმინია. წამყვანმა კომპანიებმა, როგორიცაა Microsoft, IBM და Google, უკვე შექმნეს პირველი ექსპერიმენტული კვანტური კომპიუტერები, მაგრამ ეს ადრეული პროტოტიპები შეიცავს ორ ათეულზე ნაკლებ კუბიტს თითო ჩიპზე. და მიუხედავად იმისა, რომ ეს ადრეული მცდელობები შესანიშნავი პირველი ნაბიჯია, ტექნიკურ კომპანიებსა და სამთავრობო კვლევით დეპარტამენტებს დასჭირდებათ კვანტური კომპიუტერის აშენება მინიმუმ 49-დან 50 კუბიტით, რომ აჟიოტაჟი დააკმაყოფილოს მისი თეორიული რეალური პოტენციალი.

ამ მიზნით, არსებობს მთელი რიგი მიდგომების ექსპერიმენტირება ამ 50 კუბიტიანი ეტაპების მისაღწევად, მაგრამ ორი დგას ყველა მომხმარებელზე მაღლა.

ერთ ბანაკში Google და IBM მიზნად ისახავს შექმნან კვანტური კომპიუტერი კუბიტების წარმოდგენით, როგორც დენებისაგან, რომლებიც მიედინება სუპერგამტარ მავთულხლართებში, რომლებიც გაცივებულია -273.15 გრადუს ცელსიუსამდე, ანუ აბსოლუტურ ნულამდე. დენის არსებობა ან არარსებობა ნიშნავს 1-ს ან 0-ს. ამ მიდგომის უპირატესობა ის არის, რომ ეს სუპერგამტარი მავთულები ან სქემები შეიძლება აშენდეს სილიკონისგან, მატერიალურ ნახევარგამტარ კომპანიებთან მუშაობის გამოცდილება ათწლეულების განმავლობაში.

მეორე მიდგომა, რომელსაც მაიკროსოფტი ხელმძღვანელობს, გულისხმობს დაჭერილ იონებს, რომლებიც ინახება ვაკუუმ კამერაში და მანიპულირებენ ლაზერებით. რხევითი მუხტები ფუნქციონირებს კუბიტების სახით, რომლებიც შემდეგ გამოიყენება კვანტური კომპიუტერის ოპერაციების დასამუშავებლად.

როგორ გამოვიყენებთ კვანტურ კომპიუტერებს

კარგი, თეორიას რომ თავი დავანებოთ, მოდით ფოკუსირება მოვახდინოთ რეალურ სამყაროში არსებულ აპლიკაციებზე, რომლებსაც ეს კვანტური კომპიუტერები ექნებათ სამყაროზე და როგორ ურთიერთობენ კომპანიები და ადამიანები მასში.

ლოგისტიკური და ოპტიმიზაციის პრობლემები. კვანტური კომპიუტერების ყველაზე უშუალო და მომგებიან გამოყენებას შორის იქნება ოპტიმიზაცია. მგზავრობის გაზიარების აპებისთვის, როგორიცაა Uber, რომელია ყველაზე სწრაფი მარშრუტი რაც შეიძლება მეტი მომხმარებლის მისაღებად და გასაყვანად? ელექტრონული კომერციის გიგანტებისთვის, როგორიცაა Amazon, რა არის ყველაზე ეფექტური გზა მილიარდობით პაკეტის მიწოდებისთვის სადღესასწაულო საჩუქრების ყიდვისას?

ეს მარტივი კითხვები გულისხმობს რიცხვების ასობით-ათასობით ცვლადის ერთბაშად შეკუმშვას, რაც თანამედროვე სუპერკომპიუტერებს უბრალოდ ვერ უმკლავდება; ამის ნაცვლად, ისინი გამოთვლიან ამ ცვლადების მცირე პროცენტს, რათა დაეხმარონ ამ კომპანიებს თავიანთი ლოგისტიკური საჭიროებების ოპტიმალური გზით მართვაში. მაგრამ კვანტური კომპიუტერით, ის ცვლადების მთას ოფლის გაფუჭების გარეშე გადაჭრის.

ამინდი და კლიმატი მოდელირება. ზემოთ მოყვანილი პუნქტის მსგავსად, მიზეზი, რის გამოც ამინდის არხი ზოგჯერ ცდება არის ის, რომ მათი სუპერკომპიუტერებისთვის ძალიან ბევრი გარემო ცვლადია (ეს და ზოგჯერ ცუდი ამინდის მონაცემების შეგროვება). მაგრამ კვანტური კომპიუტერით, ამინდის მეცნიერებს შეუძლიათ არა მხოლოდ სრულყოფილად წინასწარ განსაზღვრონ ამინდის უახლოესი შაბლონები, არამედ მათ შეუძლიათ შექმნან უფრო ზუსტი გრძელვადიანი კლიმატის შეფასებები კლიმატის ცვლილების შედეგების პროგნოზირებისთვის.

პერსონალიზებული მედიცინა. თქვენი დნმ-ისა და თქვენი უნიკალური მიკრობიომის გაშიფვრა გადამწყვეტია მომავალი ექიმებისთვის, რათა დანიშნონ მედიკამენტები, რომლებიც იდეალურად არის მორგებული თქვენს სხეულზე. მიუხედავად იმისა, რომ ტრადიციულმა სუპერკომპიუტერებმა მიაღწიეს ნაბიჯებს დნმ-ის გაშიფვრაში ეკონომიურად, მიკრობიომი მათ ხელმისაწვდომობას სცილდება, მაგრამ ეს ასე არ არის მომავალი კვანტური კომპიუტერებისთვის.

კვანტური კომპიუტერები ასევე საშუალებას მისცემს Big Pharma-ს უკეთ განსაზღვროს, თუ როგორ რეაგირებენ სხვადასხვა მოლეკულები მათ წამლებზე, რითაც მნიშვნელოვნად დააჩქარებს ფარმაცევტულ განვითარებას და შეამცირებს ფასებს.

ფართი საძიებო. დღევანდელი (და ხვალინდელი) კოსმოსური ტელესკოპები ყოველდღიურად აგროვებენ უზარმაზარ რაოდენობას ასტროლოგიური გამოსახულების მონაცემებს, რომლებიც აკვირდებიან ტრილიონობით გალაქტიკის, ვარსკვლავის, პლანეტისა და ასტეროიდების მოძრაობას. სამწუხაროდ, ეს ზედმეტად ბევრი მონაცემია დღევანდელი სუპერკომპიუტერებისთვის, რათა რეგულარულად გააკეთონ მნიშვნელოვანი აღმოჩენები. მაგრამ მომწიფებული კვანტური კომპიუტერით, რომელიც შერწყმულია მანქანურ სწავლებასთან ერთად, ყველა ეს მონაცემი საბოლოოდ შეიძლება ეფექტურად დამუშავდეს, რაც 2030-იანი წლების დასაწყისისთვის ყოველდღიურად ასობით ან ათასობით ახალი პლანეტის აღმოჩენის კარს გაუღებს.

ფუნდამენტური მეცნიერებები. ზემოთ მოყვანილი პუნქტების მსგავსად, ამ კვანტური კომპიუტერების გამოთვლითი ნედლეული სიმძლავრე მეცნიერებსა და ინჟინრებს საშუალებას მისცემს შეიმუშაონ ახალი ქიმიკატები და მასალები, ასევე უკეთესი ფუნქციონირებადი ძრავები და, რა თქმა უნდა, უფრო მაგარი საშობაო სათამაშოები.

მანქანა სწავლის. ტრადიციული კომპიუტერების გამოყენებით, მანქანათმცოდნეობის ალგორითმებს ახალი უნარების შესასწავლად სჭირდებათ კურირებული და მარკირებული მაგალითების უზარმაზარი რაოდენობა (დიდი მონაცემები). კვანტური გამოთვლებით, მანქანათმცოდნე პროგრამულმა პროგრამამ შეიძლება დაიწყოს უფრო მეტის სწავლა, როგორც ადამიანები, რითაც მათ შეუძლიათ აითვისონ ახალი უნარები ნაკლები მონაცემების, უფრო ბინძური მონაცემების გამოყენებით, ხშირად მცირე ინსტრუქციებით.

ეს აპლიკაცია ასევე არის მღელვარების თემა ხელოვნური ინტელექტის (AI) სფეროში მკვლევარებს შორის, რადგან ამ გაუმჯობესებულმა ბუნებრივმა სწავლის შესაძლებლობებმა შეიძლება დააჩქაროს პროგრესი AI კვლევაში ათწლეულების განმავლობაში. მეტი ამის შესახებ ჩვენს სერიიდან ხელოვნური ინტელექტის მომავალი.

შიფრაცია. სამწუხაროდ, ეს არის აპლიკაცია, რომელიც მკვლევართა და სადაზვერვო სააგენტოების უმეტესობას ნერვიულობს. ყველა მიმდინარე დაშიფვრის სერვისი დამოკიდებულია პაროლების შექმნაზე, რომელთა გატეხვას თანამედროვე სუპერკომპიუტერს დასჭირდება ათასობით წელი; კვანტურ კომპიუტერებს თეორიულად შეუძლიათ ამ დაშიფვრის გასაღებების ამოღება ერთ საათში.

საბანკო საქმე, კომუნიკაცია, ეროვნული უსაფრთხოების სერვისები, თავად ინტერნეტი დამოკიდებულია ფუნქციონირების საიმედო დაშიფვრაზე. (ოჰ, დაივიწყეთ ბიტკოინიც, დაშიფვრაზე მისი ძირითადი დამოკიდებულების გათვალისწინებით.) თუ ეს კვანტური კომპიუტერები მუშაობენ ისე, როგორც რეკლამირებულია, ყველა ამ ინდუსტრიას საფრთხე ემუქრება, უარეს შემთხვევაში საფრთხეს შეუქმნის მთელ მსოფლიო ეკონომიკას, სანამ არ ავაშენებთ კვანტურ დაშიფვრას. ტემპი.

რეალურ დროში ენის თარგმანი. ამ თავისა და ამ სერიის ნაკლებად სტრესული ნიშნით დასასრულებლად, კვანტური კომპიუტერები ასევე ჩართავენ თითქმის სრულყოფილ, რეალურ დროში ენის თარგმნას ნებისმიერ ორ ენას შორის, სკაიპის ჩეთის საშუალებით, ან აუდიო ტარების ან იმპლანტის გამოყენებით თქვენს ყურში. .

20 წელიწადში ენა აღარ იქნება ბარიერი ბიზნესისა და ყოველდღიური ურთიერთობისთვის. მაგალითად, ადამიანს, რომელიც მხოლოდ ინგლისურად ლაპარაკობს, შეუძლია უფრო დამაჯერებლად დადოს საქმიანი ურთიერთობა პარტნიორებთან უცხო ქვეყნებში, სადაც ინგლისური ბრენდები სხვაგვარად ვერ შეაღწევდნენ და ამ უცხო ქვეყნებში სტუმრობისას ამ ადამიანს შეიძლება შეუყვარდეს ვიღაც, ვინც მხოლოდ კანტონურად საუბრობს.

კომპიუტერების მომავალი სერია

განვითარებადი მომხმარებლის ინტერფეისები კაცობრიობის ხელახლა განსაზღვრისთვის: კომპიუტერების მომავალი P1

პროგრამული უზრუნველყოფის განვითარების მომავალი: კომპიუტერების მომავალი P2

ციფრული შენახვის რევოლუცია: კომპიუტერების მომავალი P3

მქრქალი მურის კანონი მიკროჩიპების ფუნდამენტური გადახედვისთვის: კომპიუტერების მომავალი P4

Cloud Computing ხდება დეცენტრალიზებული: კომპიუტერების მომავალი P5

რატომ ეჯიბრებიან ქვეყნები ყველაზე დიდი სუპერკომპიუტერების შექმნას? კომპიუტერების მომავალი P6