Кванттық үстемдік: кванттық жылдамдықтағы мәселелерді шеше алатын есептеу шешімі

• автор:
• Автордың аты-жөні

  Кванттық болжау
• Наурыз 20, 2022

Түсінікті қорытынды

Кванттық есептеулер бір уақытта 0 және 1 ретінде болуы мүмкін кубиттерді пайдалана отырып, есептеу мәселелерін классикалық компьютерлерден әлдеқайда жоғары жылдамдықта шешуге есік ашады. Бұл технология күрделі болжау, криптографиялық кодтарды бұзу және тіпті биологиялық өзара әрекеттесулерді қайталау арқылы салаларды түрлендіру мүмкіндігіне ие. Кванттық үстемдікке ұмтылу бозондық сынамаларды іріктеудегі елеулі жетістіктерді қоса алғанда, керемет прогреске әкелді, сонымен қатар үйлесімділік мәселелері, қауіпсіздік мәселелері және геосаяси ойлар сияқты қиындықтарды тудырады.

Кванттық үстемдік контексі

Кванттық компьютердің машина тілі барлық ықтимал жолдарды зерттеу үшін бір уақытта 0 және 1 ретінде болатын кубиттерді пайдаланады, бұл есептеу есептерінің белгілі бір түрлерін классикалық компьютерлерге қарағанда жылдамырақ шешуге мүмкіндік береді. Соңғы тәсілдің артындағы тұжырымдама кванттық есептеулер деп аталады. Кванттық артықшылық, басқаша түрде кванттық артықшылық ретінде белгілі, классикалық компьютер шеше алмайтын мәселелерді шеше алатын бағдарламаланатын кванттық компьютерді құруға бағытталған кванттық есептеу өрісінің мақсаты. Классикалық компьютерлер биттерді пайдаланатын жерде, кванттық компьютерлер ақпараттың негізгі бірлігі ретінде кубиттерді пайдаланады.

Суперпозиция принципі бойынша екі кубит бір уақытта екі түрлі позицияда болуы мүмкін. Кванттық алгоритмдер кванттық компьютерге өзінің үстемдігін көрсетуге мүмкіндік беретін кванттық түйіспе деп аталатын концепцияны кубиттерді тамаша корреляциялау үшін пайдаланады. Бұл компьютерлер криптографиялық кодтарды бұзуға, биологиялық және химиялық әрекеттесулерді қайталауға, сондай-ақ салалық қолданбалардың кең ауқымында өте күрделі болжау және бюджеттеу функцияларын орындауға қабілетті болуы мүмкін. 

Кванттық үстемдік керемет прогреске қол жеткізді, соңғы жетістіктердің бірі Xanadu-дан келді. 2022 жылдың маусымында канадалық Xanadu кванттық технологиялық фирмасы 125 сығылған режимнен орташа 219-тен 216-ға дейінгі фотонды анықтау үшін оптикалық талшық ілмектерін және мультиплекстеуді пайдалана отырып, бозондық сынамаларды іріктеуде айтарлықтай ілгерілеушілік туралы хабарлады, бұл алдыңғы эксперименттерден 50 миллион есе жоғары жылдамдықты талап етеді соның ішінде Google. Бұл жетістік кванттық есептеулердің динамикалық және жылдам дамып келе жатқан сипатын көрсетеді, әртүрлі ұйымдар технологияның шекараларын ығыстырып шығарады.

Деструктивті әсер

Технологиялық алпауыттар мен мемлекеттердің кванттық үстемдікке ұмтылуы мақтануға арналған жарыс емес; бұл жаңа есептеу мүмкіндіктеріне апаратын жол. Кванттық компьютерлер күрделі есептеулерді классикалық компьютерлермен елестете алмайтын жылдамдықта орындау қабілетімен әртүрлі салаларда айтарлықтай жетістіктерге әкелуі мүмкін. Ауа-райын болжауды жақсартудан дәрі-дәрмектің ашылуын жеделдетуге дейін әлеуетті қолданбалар кең. 

Дегенмен, кванттық есептеулердің дамуы қиындықтар мен алаңдаушылықтарды тудырады. Google компаниясының асқын өткізгіш микросхемаларды пайдалануы және Қытайдың фотоникалық прототипі сияқты кванттық есептеулерге әртүрлі тәсілдер стандартталған әдістің әлі жоқ екенін көрсетеді. Бұл біркелкіліктің болмауы үйлесімділік мәселелеріне әкелуі және әртүрлі нысандар арасындағы ынтымақтастыққа кедергі келтіруі мүмкін. Сонымен қатар, кванттық компьютерлердің шифрлаудың ағымдағы әдістерін бұзу мүмкіндігі үкіметтер мен бизнес шешуі керек маңызды қауіпсіздік мәселелерін тудырады.

Кванттық үстемдіктің геосаяси аспектісін де елемеуге болмайды. Бұл саладағы АҚШ пен Қытай сияқты алпауыт державалар арасындағы бәсекелестік технологиялық үстемдік үшін кеңірек күресті көрсетеді. Бұл бәсекелестік байланысты салалар мен білім берудегі өсуді ынталандыра отырып, одан әрі инвестициялар мен зерттеулерді ынталандыруы мүмкін. Дегенмен, ол сонымен бірге жаһандық әсерде шиеленіс пен теңгерімсіздікке әкелетін ұлттар арасында технологиялық алшақтықтарды тудыру қаупін тудырады. Кванттық технологияны әзірлеу мен қолданудағы ынтымақтастық пен этикалық ойлар оның артықшылықтарын кеңінен және жауапкершілікпен бөлуді қамтамасыз етудің кілті болады.

Кванттық үстемдіктің салдары 

Кванттық үстемдіктің кеңірек салдары мыналарды қамтуы мүмкін:

• Бизнес шешімдерін қамтамасыз ету үшін кванттық компьютерлерді пайдаланатын болашақ бизнес модельдері. 
• Қолданыстағы шифрлауды ескіретін және күрделі кванттық шифрлау шешімдерін қабылдауға мәжбүр ететін киберқауіпсіздіктің эволюциясы. 
• Фармацевтикалық және химиялық компаниялардың дәрілік заттарды табу және өндіру процестерін оңтайландыру. 
• Қаржылық қызмет көрсететін компаниялар пайдаланатын портфельді оңтайландыру процестерін жақсарту. 
• Логистикаға, мысалы, бөлшек саудаға, жеткізуге, жөнелтуге және т.б. тәуелді барлық бизнесте тиімділік ауқымын қалыптастыру. 
• Кванттық технология жасанды интеллекттен кейінгі келесі инвестициялық ыстық нүктеге айналып, осы саладағы стартаптардың көбеюіне әкеледі.

Қарастырылатын сұрақтар

• Кванттық компьютерлерге төрт онжылдықта уәде етілген, олардың коммерциялануы қанша уақытты алады деп ойлайсыз?
• Басқа қандай салалар кванттық үстемдікті қолданудан айтарлықтай әсер етуі мүмкін?