Quantum Supremacy: računalniška rešitev, ki lahko rešuje probleme s kvantnimi hitrostmi

• Avtor:
• ime avtorja

  Quantumrun Foresight
• Marec 20, 2022

Povzetek vpogleda

Kvantno računalništvo z uporabo kubitov, ki lahko obstajajo hkrati kot 0 in 1, odpira vrata reševanju računalniških problemov s hitrostmi, ki daleč presegajo klasične računalnike. Ta tehnologija ima potencial za preoblikovanje industrij, tako da omogoča kompleksno napovedovanje, razbijanje kriptografskih kod in celo posnemanje bioloških interakcij. Prizadevanje za kvantno nadvlado je privedlo do izjemnega napredka, vključno z znatnim napredkom pri vzorčenju bozonov, a postavlja tudi izzive, kot so vprašanja združljivosti, varnostni pomisleki in geopolitični vidiki.

Kontekst kvantne nadvlade

Strojni jezik kvantnega računalnika uporablja kubite, ki istočasno obstajajo kot 0 in 1, da razišče vse možne poti in potencialno rešuje določene vrste računalniških problemov veliko hitreje kot klasični računalniki. Koncept zadnjega pristopa je znan kot kvantno računalništvo. Kvantna premoč, sicer znana kot kvantna prednost, je cilj področja kvantnega računalništva, katerega namen je zgraditi programabilni kvantni računalnik, ki lahko reši probleme, ki jih klasični računalnik ne bi mogel rešiti. Kjer klasični računalniki uporabljajo bite, kvantni računalniki uporabljajo kubite kot osnovno enoto informacij.

Z načelom superpozicije lahko dva kubita obstajata na dveh različnih položajih hkrati. Kvantni algoritmi izkoriščajo koncept, imenovan kvantna zapletenost, za popolno korelacijo kubitov, kar kvantnemu računalniku omogoča, da dokaže svojo nadvlado. Ti računalniki bi lahko bili sposobni razbiti kriptografske kode, posnemati biološke in kemične interakcije ter izvajati izjemno zapletene funkcije napovedovanja in proračuna v širokem spektru industrijskih aplikacij. 

Kvantna premoč je doživela izjemen napredek, pri čemer je eden zadnjih prebojev prišel iz Xanaduja. Junija 2022 je kanadsko podjetje za kvantno tehnologijo Xanadu poročalo o pomembnem napredku pri vzorčenju bozonov z uporabo zank optičnih vlaken in multipleksiranja za zaznavanje povprečja od 125 do 219 fotonov iz 216 stisnjenih načinov, pri čemer je trdilo, da je pospešek 50-milijonkrat večji od prejšnjih poskusov, vključno z Googlovim. Ta dosežek poudarja dinamično in hitro razvijajočo se naravo kvantnega računalništva z različnimi organizacijami, ki premikajo meje tehnologije.

Moteč vpliv

Prizadevanje tehnoloških velikanov in držav za kvantno prevlado je več kot tekma za hvalisanje; to je pot do novih računalniških možnosti. Kvantni računalniki lahko s svojo zmožnostjo izvajanja kompleksnih izračunov s hitrostmi, ki si jih klasični računalniki ne morejo predstavljati, vodijo do pomembnega napredka na različnih področjih. Možne uporabe so ogromne, od izboljšanja napovedovanja vremena do pospeševanja odkrivanja zdravil. 

Vendar pa razvoj kvantnega računalništva prinaša tudi izzive in skrbi. Različni pristopi k kvantnemu računalništvu, kot sta Googlova uporaba superprevodnih čipov in kitajski fotonski prototip, kažejo, da še ni standardizirane metode. To pomanjkanje enotnosti lahko povzroči težave z združljivostjo in ovira sodelovanje med različnimi entitetami. Poleg tega potencial kvantnih računalnikov za razbijanje trenutnih metod šifriranja vzbuja resne varnostne pomisleke, ki jih morajo vlade in podjetja obravnavati.

Ne gre spregledati niti geopolitičnega vidika kvantne nadvlade. Tekmovanje med velesilami, kot sta ZDA in Kitajska, na tem področju odraža širši boj za tehnološko prevlado. To rivalstvo lahko spodbudi nadaljnje naložbe in raziskave ter spodbudi rast v povezanih panogah in izobraževanju. Vendar pa predstavlja tudi tveganje ustvarjanja tehnoloških ločnic med narodi, kar lahko povzroči napetosti in neravnovesja v globalnem vplivu. Sodelovanje in etični vidiki pri razvoju in uvajanju kvantne tehnologije bodo ključnega pomena za zagotavljanje široke in odgovorne delitve njenih koristi.

Posledice kvantne nadvlade 

Širše posledice kvantne nadmoči lahko vključujejo:

• Prihodnji poslovni modeli, ki uporabljajo kvantne računalnike za zagotavljanje poslovnih rešitev. 
• Razvoj kibernetske varnosti, zaradi katerega bo obstoječe šifriranje zastarelo in bo prisililo k sprejetju bolj zapletenih rešitev kvantnega šifriranja. 
• Optimizacija odkrivanja zdravil in proizvodnih procesov farmacevtskih in kemičnih podjetij. 
• Izboljšanje procesov optimizacije portfelja, ki jih uporabljajo podjetja za finančne storitve. 
• Ustvarjanje obsegov učinkovitosti v vseh podjetjih, ki so odvisna od logistike, npr. maloprodaja, dostava, pošiljanje itd. 
• Kvantna tehnologija postaja naslednja naložbena točka za umetno inteligenco, kar vodi k več zagonskim podjetjem na tem področju.

Vprašanja, ki jih je treba upoštevati

• Kvantne računalnike obljubljajo že štiri desetletja, koliko časa mislite, da bo trajalo, da bodo komercializirani?
• Katere druge panoge bi lahko opazile pomembne vplive uporabe kvantne nadmoči?