Quantumrun

KREDITU TAL-IMMAĠNI: Quantumrun

Kif il-kompjuters Quantum se jibdlu d-dinja: Future of Computers P7

David Tal, Pubblikatur, Futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Tnejn, 09/14/2020 - 05:14

Hemm ħafna hype f'wiċċ l-ilma madwar l-industrija tal-kompjuter ġenerali, hype iċċentrat madwar teknoloġija speċifika waħda li għandha l-potenzjal li tbiddel kollox: kompjuters quantum. Billi l-isem tal-kumpanija tagħna, aħna ser nammettu preġudizzju fil-bulishness tagħna madwar din it-teknoloġija, u matul dan il-kapitolu finali tas-serje tagħna Future of Computers, nittamaw li naqsmu miegħek eżatt għaliex dan hu.

Fuq livell bażiku, kompjuter quantum joffri opportunità biex jimmanipula l-informazzjoni b'mod fundamentalment differenti. Fil-fatt, ladarba din it-teknoloġija timmatura, dawn il-kompjuters mhux biss se jsolvu problemi matematiċi aktar malajr minn kwalunkwe kompjuter li jeżisti bħalissa, iżda wkoll kwalunkwe kompjuter imbassar li jeżisti matul l-għexieren ta’ snin li ġejjin (jekk wieħed jassumi li l-liġi ta’ Moore tkun vera). Fil-fatt, simili għad-diskussjoni tagħna madwar superkompjuters fl-aħħar kapitlu tagħna, kompjuters quantum futuri se jippermettu lill-umanità tindirizza mistoqsijiet dejjem akbar li jistgħu jgħinuna niksbu fehim profondament aktar profond tad-dinja ta 'madwarna.

X'inhuma l-kompjuters quantum?

Hype apparti, kif huma l-kompjuters quantum differenti minn kompjuters standard? U kif jaħdmu?

Għal studenti viżwali, nirrakkomandaw li jaraw dan il-video qasir u divertenti mit-tim ta' Kurzgesagt YouTube dwar dan is-suġġett:

Sadanittant, għall-qarrejja tagħna, aħna ser nagħmlu l-almu tagħna biex nispjegaw il-kompjuters quantum mingħajr il-ħtieġa għal grad fil-fiżika.

Biex nibdew, irridu nfakkru li l-unità bażika tal-proċess tal-kompjuters tal-informazzjoni hija daqsxejn. Dawn il-bits jista' jkollhom wieħed minn żewġ valuri: 1 jew 0, mixgħul jew mitfi, iva jew le. Jekk tgħaqqad biżżejjed minn dawn il-bits flimkien, tista 'mbagħad tirrappreżenta numri ta' kwalunkwe daqs u tagħmel kull xorta ta 'kalkoli fuqhom, fuq wara l-oħra. Iktar ma tkun kbira jew aktar qawwija ċ-ċippa tal-kompjuter, iktar ikunu kbar in-numri li tista 'toħloq u tapplika kalkoli, u aktar mgħaġġla tista' timxi minn kalkolu għal ieħor.

Il-kompjuters quantum huma differenti f'żewġ modi importanti.

L-ewwel, huwa l-vantaġġ ta '"superpożizzjoni." Filwaqt li l-kompjuters tradizzjonali joperaw bil-bits, il-kompjuters quantum joperaw bil-qubits. L-effett ta' superpożizzjoni li jippermettu l-qubits huwa li minflok ma jkun kostrett għal wieħed minn żewġ valuri possibbli (1 jew 0), qubit jista' jeżisti bħala taħlita tat-tnejn. Din il-karatteristika tippermetti lill-kompjuters quantum joperaw b'mod aktar effiċjenti (aktar mgħaġġel) minn kompjuters tradizzjonali.

It-tieni, huwa l-vantaġġ ta '"tħabbil." Dan il-fenomenu huwa mġiba unika tal-fiżika kwantistika li torbot id-destin ta 'kwantità ta' partiċelli differenti, sabiex dak li jiġri minn wieħed jaffettwa lill-oħrajn. Meta applikati għal kompjuters quantum, dan ifisser li jistgħu jimmanipulaw il-qubits kollha tagħhom simultanjament—fi kliem ieħor, minflok ma jagħmlu sett ta 'kalkoli wieħed wara l-ieħor, kompjuter quantum jista' jagħmelhom kollha fl-istess ħin.

It-tellieqa biex jinbena l-ewwel kompjuter quantum

Din l-intestatura hija kemmxejn isem ħażin. Kumpaniji ewlenin bħal Microsoft, IBM u Google diġà ħolqu l-ewwel kompjuters quantum sperimentali, iżda dawn il-prototipi bikrija għandhom inqas minn żewġ tużżani qubits għal kull ċippa. U filwaqt li dawn l-isforzi bikrija huma l-ewwel pass kbir, il-kumpaniji tat-teknoloġija u d-dipartimenti tar-riċerka tal-gvern se jkollhom bżonn jibnu kompjuter quantum li fih mill-inqas 49 sa 50 qubits biex il-hype jilħaq il-potenzjal teorizzat fid-dinja reali tiegħu.

Għal dan il-għan, hemm numru ta 'approċċi li qed jiġu esperimentati biex jintlaħaq dan it-tragward ta' 50 qubit, iżda tnejn huma fuq kull min jasal.

F'kamp wieħed, Google u IBM jimmiraw li jiżviluppaw kompjuter quantum billi jirrappreżentaw qubits bħala kurrenti li jgħaddu minn wajers superkondutturi li jitkessħu għal –273.15 gradi Celsius, jew żero assolut. Il-preżenza jew in-nuqqas ta 'kurrent stands għal 1 jew 0. Il-benefiċċju ta' dan l-approċċ huwa li dawn il-wajers jew ċirkwiti superkondutturi jistgħu jinbnew minn silikon, materjal semikonduttur kumpaniji għandhom għexieren ta 'snin ta' esperjenza li jaħdmu magħhom.

It-tieni approċċ, immexxi minn Microsoft, jinvolvi jonji maqbuda miżmuma f'posthom f'kamra tal-vakwu u manipulati bil-lejżers. Il-piżijiet oxxillanti jiffunzjonaw bħala qubits, li mbagħad jintużaw biex jipproċessaw l-operazzjonijiet tal-kompjuter quantum.

Kif se nużaw il-kompjuters quantum

Tajjeb, twarrab it-teorija, ejja niffukaw fuq l-applikazzjonijiet tad-dinja reali li dawn il-kompjuters quantum se jkollhom fid-dinja u kif il-kumpaniji u n-nies jimpenjaw ruħhom magħha.

Problemi loġistiċi u ta 'ottimizzazzjoni. Fost l-aktar użi immedjati u profittabbli għall-kompjuters quantum se jkun hemm l-ottimizzazzjoni. Għal apps ta' ride-sharing, bħal Uber, x'inhi l-aktar rotta mgħaġġla biex jittellgħu u jitilgħu kemm jista' jkun klijenti? Għall-ġganti tal-kummerċ elettroniku, bħall-Amazon, x'inhu l-aktar mod kosteffettiv biex iwasslu biljuni ta 'pakketti waqt l-għaġla tax-xiri tar-rigali tal-vaganzi?

Dawn il-mistoqsijiet sempliċi jinvolvu numru crunching mijiet għal eluf ta 'varjabbli f'daqqa, proeza li superkompjuters moderni sempliċement ma jistgħux jimmaniġġjaw; għalhekk, minflok, huma jikkalkulaw persentaġġ żgħir ta 'dawk il-varjabbli biex jgħinu lil dawn il-kumpaniji jimmaniġġjaw il-ħtiġijiet loġistiċi tagħhom b'mod inqas mill-aħjar. Iżda b'kompjuter quantum, se jaqta 'muntanja ta' varjabbli mingħajr ma jaqta 'għaraq.

It-temp u l-klima immudellar. Simili għall-punt ta 'hawn fuq, ir-raġuni għaliex il-kanal tat-temp kultant jiżbalja huwa minħabba li hemm wisq varjabbli ambjentali biex is-superkompjuters tagħhom jipproċessaw (dak u kultant ġbir fqir ta' data tat-temp). Iżda b'kompjuter quantum, ix-xjentisti tat-temp mhux biss jistgħu jbassru perfettament mudelli tat-temp fil-qrib, iżda jistgħu wkoll joħolqu valutazzjonijiet tal-klima fit-tul aktar preċiżi biex ibassru l-effetti tat-tibdil fil-klima.

Mediċina personalizzata. Id-dekodifikazzjoni tad-DNA tiegħek u l-mikrobijoma uniku tiegħek hija kruċjali għat-tobba futuri biex jippreskrivu mediċini li huma mfassla perfettament għal ġismek. Filwaqt li s-superkompjuters tradizzjonali għamlu progress fid-dekodifikazzjoni tad-DNA b'mod kost-effettiv, il-mikrobijoma huwa ferm lil hinn mill-firxa tagħhom—iżda mhux hekk għall-kompjuters quantum futuri.

Il-kompjuters quantum se jippermettu wkoll lil Big Pharma tbassar aħjar kif molekuli differenti jirreaġixxu mad-drogi tagħhom, u b'hekk iħaffu b'mod sinifikanti l-iżvilupp farmaċewtiku u jbaxxu l-prezzijiet.

Esplorazzjoni tal-ispazju. It-teleskopji spazjali tal-lum (u għada) jiġbru ammonti enormi ta 'dejta ta' xbihat astroloġiċi kuljum li jsegwu l-movimenti ta 'triljuni ta' galassji, stilel, pjaneti, u asterojdi. Sfortunatament, din hija wisq dejta biex is-superkompjuters tal-lum jiġu mgħarbel biex jagħmlu skoperti sinifikanti fuq bażi regolari. Iżda b'kompjuter quantum matur flimkien ma 'tagħlim bil-magni, din id-dejta kollha tista' finalment tiġi pproċessata b'mod effiċjenti, u tiftaħ il-bieb għall-iskoperta ta 'mijiet sa eluf ta' pjaneti ġodda kuljum sal-bidu tal-2030s.

Xjenzi fundamentali. Simili għall-punti ta 'hawn fuq, il-qawwa tal-kompjuters mhux maħduma li dawn il-kompjuters quantum jippermettu se tippermetti lix-xjenzati u l-inġiniera biex ifasslu kimiċi u materjali ġodda, kif ukoll magni li jaħdmu aħjar u ovvjament, ġugarelli tal-Milied li jkessħu.

Tagħlim bil-magni. Bl-użu ta 'kompjuters tradizzjonali, algoritmi ta' tagħlim bil-magni jeħtieġu ammont ġgant ta 'eżempji kkurati u ttikkettjati (dejta kbira) biex jitgħallmu ħiliet ġodda. Bil-komputazzjoni kwantistika, is-softwer tat-tagħlim bil-magni jista 'jibda jitgħallem aktar bħall-bnedmin, li bihom jistgħu jtellgħu ħiliet ġodda billi jużaw inqas data, data aktar iebsa, ħafna drabi bi ftit istruzzjonijiet.

Din l-applikazzjoni hija wkoll suġġett ta’ eċċitament fost ir-riċerkaturi fil-qasam tal-intelliġenza artifiċjali (AI), peress li din il-kapaċità mtejba ta’ tagħlim naturali tista’ taċċellera l-progress fir-riċerka tal-AI b’għexieren ta’ snin. Aktar dwar dan fis-serje tagħna Future of Artificial Intelligence.

Encryption. Sfortunatament, din hija l-applikazzjoni li għandha l-biċċa l-kbira tar-riċerkaturi u l-aġenziji tal-intelliġenza nervuża. Is-servizzi kollha ta' kriptaġġ attwali jiddependu fuq il-ħolqien ta' passwords li jieħdu superkompjuter modern eluf ta' snin biex jinqasam; kompjuters quantum teoretikament jistgħu jqattgħu dawn iċ-ċwievet ta 'encryption f'inqas siegħa.

Servizzi bankarji, komunikazzjoni, sigurtà nazzjonali, l-internet innifsu jiddependi fuq kriptaġġ affidabbli biex jiffunzjona. (Oh, u tinsa dwar il-bitcoin ukoll, minħabba d-dipendenza ewlenija tiegħu fuq l-encryption.) Jekk dawn il-kompjuters quantum jaħdmu kif reklamat, dawn l-industriji kollha jkunu f'riskju, fl-agħar periklu jipperikolaw l-ekonomija dinjija kollha sakemm nibnu encryption quantum biex inżommu pass.

Traduzzjoni tal-lingwa f'ħin reali. Biex jintemmu dan il-kapitolu u din is-serje fuq nota inqas stressanti, il-kompjuters quantum se jippermettu wkoll traduzzjoni tal-lingwa kważi perfetta u f'ħin reali bejn kwalunkwe żewġ lingwi, jew permezz ta' chat Skype jew permezz tal-użu ta' awdjo li jintlibes jew impjant f'widnejk. .

F'20 sena, il-lingwa mhux se tibqa' ostaklu għan-negozju u l-interazzjonijiet ta' kuljum. Pereżempju, persuna li titkellem bl-Ingliż biss tista’ tidħol f’relazzjonijiet ta’ negozju b’mod aktar kunfidenti ma’ sħab f’pajjiżi barranin fejn il-marki Ingliżi kieku kienu jonqsu milli jippenetraw, u meta żżur dawk il-pajjiżi barranin, din il-persuna tista’ saħansitra titħobb ma’ ċertu xi ħadd li jiġri biss li titkellem Cantonese.