Quantum Supremacy: rozwiązanie obliczeniowe, które może rozwiązywać problemy z prędkością kwantową

• Autor:
• nazwisko autora

  Foresight Quantumrun
• 20 marca 2022 r.

Podsumowanie spostrzeżeń

Obliczenia kwantowe, wykorzystujące kubity, które mogą istnieć jednocześnie zarówno jako 0, jak i 1, otwierają drzwi do rozwiązywania problemów obliczeniowych z prędkościami daleko przekraczającymi klasyczne komputery. Ta technologia ma potencjał, by przekształcić branże, umożliwiając złożone prognozowanie, łamanie kodów kryptograficznych, a nawet replikację interakcji biologicznych. Dążenie do supremacji kwantowej doprowadziło do niezwykłych postępów, w tym znacznych postępów w próbkowaniu bozonów, ale wiąże się również z wyzwaniami, takimi jak kwestie kompatybilności, obawy dotyczące bezpieczeństwa i względy geopolityczne.

Kontekst supremacji kwantowej

Język maszynowy komputera kwantowego wykorzystuje kubity, które jednocześnie istnieją zarówno jako 0, jak i 1, do eksploracji wszystkich możliwych ścieżek, potencjalnie rozwiązując niektóre typy problemów obliczeniowych o wielkości szybciej niż klasyczne komputery. Koncepcja stojąca za tym drugim podejściem jest znana jako obliczenia kwantowe. Supremacja kwantowa, inaczej znana jako przewaga kwantowa, jest celem dziedziny obliczeń kwantowych, której celem jest zbudowanie programowalnego komputera kwantowego, który może rozwiązywać problemy, których nie byłby w stanie rozwiązać klasyczny komputer. Tam, gdzie klasyczne komputery używają bitów, komputery kwantowe używają kubitów jako podstawowej jednostki informacji.

Zgodnie z zasadą superpozycji dwa kubity mogą znajdować się jednocześnie w dwóch różnych pozycjach. Algorytmy kwantowe wykorzystują koncepcję zwaną splątaniem kwantowym, aby idealnie skorelować kubity, umożliwiając komputerowi kwantowemu zademonstrowanie swojej wyższości. Komputery te mogą być zdolne do łamania kodów kryptograficznych, replikowania interakcji biologicznych i chemicznych, a także wykonywania niezwykle złożonych funkcji prognozowania i budżetowania w szerokim zakresie zastosowań przemysłowych. 

Supremacja kwantowa odnotowała niezwykły postęp, a jeden z najnowszych przełomów pochodzi z Xanadu. W czerwcu 2022 r. Kanadyjska firma Xanadu zajmująca się technologią kwantową zgłosiła znaczny postęp w próbkowaniu bozonów, wykorzystując pętle światłowodu i multipleksowanie do wykrywania średnio od 125 do 219 fotonów z 216 ściśniętych trybów, twierdząc, że przyspieszenie jest 50 milionów razy większe niż poprzednie eksperymenty, w tym Google. Osiągnięcie to podkreśla dynamiczny i szybko ewoluujący charakter obliczeń kwantowych, w którym różne organizacje przesuwają granice technologii.

Zakłócający wpływ

Dążenie do kwantowej supremacji przez gigantów technologicznych i narody to coś więcej niż wyścig o prawa do przechwalania się; to droga do nowych możliwości obliczeniowych. Komputery kwantowe, dzięki możliwości wykonywania skomplikowanych obliczeń z szybkością niewyobrażalną dla komputerów klasycznych, mogą doprowadzić do znaczących postępów w różnych dziedzinach. Potencjalne zastosowania są ogromne, od poprawy przewidywania pogody po przyspieszenie odkrywania leków. 

Jednak rozwój komputerów kwantowych niesie ze sobą również wyzwania i obawy. Różne podejścia do obliczeń kwantowych, takie jak wykorzystanie nadprzewodzących chipów przez Google i chiński prototyp fotoniczny, wskazują, że nie ma jeszcze znormalizowanej metody. Ten brak jednolitości może prowadzić do problemów ze zgodnością i utrudniać współpracę między różnymi podmiotami. Co więcej, potencjał komputerów kwantowych do łamania obecnych metod szyfrowania budzi poważne obawy dotyczące bezpieczeństwa, którymi muszą zająć się rządy i przedsiębiorstwa.

Nie można również pominąć geopolitycznego aspektu supremacji kwantowej. Konkurencja między supermocarstwami, takimi jak Stany Zjednoczone i Chiny, w tej dziedzinie odzwierciedla szerszą walkę o dominację technologiczną. Ta rywalizacja może napędzać dalsze inwestycje i badania, sprzyjając wzrostowi w powiązanych gałęziach przemysłu i edukacji. Niesie jednak również ryzyko tworzenia podziałów technologicznych między narodami, co może prowadzić do napięć i nierównowagi wpływów globalnych. Współpraca i względy etyczne przy opracowywaniu i wdrażaniu technologii kwantowej będą miały kluczowe znaczenie dla zapewnienia szerokiego i odpowiedzialnego podziału korzyści z niej płynących.

Implikacje supremacji kwantowej 

Szersze implikacje supremacji kwantowej mogą obejmować:

• Przyszłe modele biznesowe wykorzystujące komputery kwantowe do dostarczania rozwiązań biznesowych. 
• Ewolucja w cyberbezpieczeństwie, która sprawi, że istniejące szyfrowanie stanie się przestarzałe i wymusi przyjęcie bardziej złożonych rozwiązań szyfrowania kwantowego. 
• Optymalizacja procesu odkrywania leków i procesów produkcyjnych firm farmaceutycznych i chemicznych. 
• Usprawnienie procesów optymalizacji portfela stosowanych przez firmy świadczące usługi finansowe. 
• Generowanie wielkości wydajności we wszystkich przedsiębiorstwach zależnych od logistyki, np. handel detaliczny, dostawa, wysyłka i inne. 
• Technologia kwantowa staje się kolejnym hotspotem inwestycyjnym po sztucznej inteligencji, co prowadzi do większej liczby startupów w tej dziedzinie.

Pytania do rozważenia

• Komputery kwantowe były obiecane od czterech dekad. Jak myślisz, ile czasu zajmie ich komercjalizacja?
• Jakie inne branże mogą odczuć znaczące skutki zastosowania supremacji kwantowej?