Quantum Supremacy: Výpočtové riešenie, ktoré dokáže vyriešiť problémy kvantovou rýchlosťou

• Autor:
• meno autora

  Predvídavosť Quantumrun
• March 20, 2022

Súhrn prehľadu

Kvantové výpočty využívajúce qubity, ktoré môžu existovať súčasne ako 0 aj 1, otvára dvere riešeniu výpočtových problémov rýchlosťou ďaleko presahujúcou klasické počítače. Táto technológia má potenciál transformovať priemyselné odvetvia tým, že umožňuje komplexné predpovedanie, prelomenie kryptografických kódov a dokonca replikáciu biologických interakcií. Snaha o kvantovú nadvládu viedla k pozoruhodnému pokroku, vrátane významného pokroku vo vzorkovaní bozónov, ale tiež prináša výzvy, ako sú problémy s kompatibilitou, bezpečnostné obavy a geopolitické úvahy.

Kontext kvantovej nadradenosti

Strojový jazyk kvantového počítača využíva qubity, ktoré súčasne existujú ako 0 a 1 na preskúmanie všetkých možných ciest, ktoré potenciálne riešia určité typy výpočtových problémov veľkosti rýchlejšie ako klasické počítače. Koncept tohto posledného prístupu je známy ako kvantové výpočty. Kvantová nadradenosť, inak známa ako kvantová výhoda, je cieľom oblasti kvantových výpočtov, ktorej cieľom je vybudovať programovateľný kvantový počítač, ktorý dokáže vyriešiť problémy, ktoré by klasický počítač nedokázal vyriešiť. Tam, kde klasické počítače používajú bity, kvantové počítače používajú qubity ako základnú jednotku informácie.

Pri princípe superpozície môžu dva qubity existovať v dvoch rôznych polohách súčasne. Kvantové algoritmy využívajú koncept nazývaný kvantové zapletenie na dokonalú koreláciu qubitov, čo umožňuje kvantovému počítaču preukázať svoju nadradenosť. Tieto počítače by mohli byť schopné prelomiť kryptografické kódy, replikovať biologické a chemické interakcie, ako aj vykonávať nesmierne zložité funkcie predpovedania a rozpočtovania v širokej škále priemyselných aplikácií. 

Kvantová nadradenosť zaznamenala pozoruhodný pokrok, pričom jeden z najnovších objavov pochádza z Xanadu. V júni 2022 kanadská kvantová technologická firma Xanadu ohlásila významný pokrok vo vzorkovaní bozónov pomocou slučiek z optických vlákien a multiplexovania na detekciu v priemere 125 až 219 fotónov z 216 stlačených režimov, pričom si nárokovala zrýchlenie 50 miliónov krát väčšie ako predchádzajúce experimenty, vrátane Google. Tento úspech podčiarkuje dynamickú a rýchlo sa vyvíjajúcu povahu kvantových počítačov, pričom rôzne organizácie posúvajú hranice technológie.

Rušivý vplyv

Snaha o kvantovú nadvládu zo strany technologických gigantov a národov je viac než len preteky o vychvaľovanie práv; je to cesta k novým výpočtovým možnostiam. Kvantové počítače so svojou schopnosťou vykonávať zložité výpočty rýchlosťou nepredstaviteľnou pre klasické počítače môžu viesť k výraznému pokroku v rôznych oblastiach. Potenciálne aplikácie sú rozsiahle, od zlepšenia predpovedí počasia až po urýchlenie objavovania liekov. 

Rozvoj kvantových počítačov však prináša aj výzvy a obavy. Rôzne prístupy ku kvantovým výpočtom, ako napríklad používanie supravodivých čipov od Googlu a čínsky fotonický prototyp, naznačujú, že zatiaľ neexistuje štandardizovaná metóda. Tento nedostatok jednotnosti môže viesť k problémom s kompatibilitou a brániť spolupráci medzi rôznymi subjektmi. Okrem toho potenciál kvantových počítačov prelomiť súčasné metódy šifrovania vyvoláva vážne bezpečnostné obavy, ktoré musia vlády a podniky riešiť.

Nemožno opomenúť ani geopolitický aspekt kvantovej nadvlády. Konkurencia medzi superveľmocami ako USA a Čína v tejto oblasti odráža širší boj o technologickú dominanciu. Táto rivalita môže viesť k ďalším investíciám a výskumu a podporiť rast v súvisiacich odvetviach a vzdelávaní. Predstavuje však aj riziko vytvárania technologických rozdielov medzi národmi, čo môže viesť k napätiu a nerovnováhe v globálnom vplyve. Spolupráca a etické hľadiská pri vývoji a zavádzaní kvantovej technológie budú kľúčom k zabezpečeniu toho, aby sa jej výhody zdieľali široko a zodpovedne.

Dôsledky kvantovej nadvlády 

Širšie dôsledky kvantovej nadvlády môžu zahŕňať:

• Budúce obchodné modely využívajúce kvantové počítače na poskytovanie obchodných riešení. 
• Vývoj v oblasti kybernetickej bezpečnosti, ktorý spôsobí, že existujúce šifrovanie bude zastarané a vynúti si prijatie komplexnejších riešení kvantového šifrovania. 
• Optimalizácia objavovania liekov a výrobných procesov farmaceutických a chemických spoločností. 
• Zlepšenie procesov optimalizácie portfólia používaných spoločnosťami poskytujúcimi finančné služby. 
• Vytváranie veľkostí efektivity vo všetkých podnikoch, ktoré závisia od logistiky, napr. maloobchod, doručovanie, preprava a ďalšie. 
• Kvantová technológia sa po umelej inteligencii stáva ďalším investičným hotspotom, čo vedie k väčšiemu počtu startupov v tejto oblasti.

Otázky na zváženie

• Kvantové počítače sú sľubované už štyri desaťročia, ako dlho podľa vás potrvá, kým budú komercializované?
• Ktoré ďalšie odvetvia môžu zaznamenať významné vplyvy z uplatňovania kvantovej nadvlády?