Kuantumrun

KREDIT GAMBAR: Kuantumrun

Kumaha komputer kuantum bakal ngarobah dunya: Masa Depan Komputer P7

David Tal, Penerbit, Futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Senén, 09/14/2020 - 05:14

Aya seueur hype anu ngambang di sekitar industri komputer umum, hype dipuseurkeun kana hiji téknologi khusus anu berpotensi ngarobih sadayana: komputer kuantum. Janten namina perusahaan kami, kami bakal ngaku kana bias dina bullishness kami di sekitar téknologi ieu, sareng salami bab ahir ieu séri Future of Computers kami, kami ngarepkeun pikeun ngabagikeun sareng anjeun naha éta.

Dina tingkat dasar, komputer kuantum nawarkeun kasempetan pikeun ngamanipulasi informasi dina cara fundamentally béda. Nyatana, saatos téknologi ieu dewasa, komputer ieu sanés ngan ukur ngabéréskeun masalah matematika langkung gancang tibatan komputer anu ayeuna aya, tapi ogé komputer naon waé anu diramalkeun bakal aya dina sababaraha dekade ka hareup (anggap hukum Moore leres). Dina pangaruh, sarupa jeung diskusi urang sabudeureun superkomputer dina bab panungtungan urang, komputer kuantum kahareup bakal ngamungkinkeun umat manusa pikeun ngarengsekeun patarosan anu langkung ageung anu tiasa ngabantosan urang ngartos pamahaman anu langkung jero ngeunaan dunya di sabudeureun urang.

Naon komputer kuantum?

Hype kumisan, ngan kumaha komputer kuantum béda ti komputer standar? Sareng kumaha aranjeunna damel?

Pikeun pelajar visual, kami nyarankeun nonton video pondok anu pikaresepeun ieu ti tim YouTube Kurzgesagt ngeunaan topik ieu:

Samentara éta, pikeun pamiarsa urang, urang bakal ngalakukeun anu pangsaéna pikeun ngajelaskeun komputer kuantum tanpa peryogi gelar fisika.

Pikeun ngamimitian, urang kedah émut yén unit dasar prosés komputer inpormasi sakedik. Bit ieu tiasa gaduh salah sahiji tina dua nilai: 1 atanapi 0, hurung atanapi pareum, enya atanapi henteu. Lamun anjeun ngagabungkeun cukup bit ieu babarengan, anjeun lajeng bisa ngagambarkeun angka nu mana wae nu ukuran sarta ngalakukeun sagala ragam itungan dina eta, on sanggeus lianna. Nu leuwih gede atawa leuwih kuat chip komputer, nu leuwih gede angka Anjeun bisa nyieun jeung nerapkeun itungan, jeung leuwih gancang anjeun bisa pindah ti hiji itungan ka nu sejen.

Komputer kuantum béda dina dua cara penting.

Kahiji, nyaéta kauntungan tina "superposition". Bari komputer tradisional beroperasi kalawan bit, komputer kuantum beroperasi kalawan qubits. Éfék superposisi qubits ngaktifkeun nyaéta yén tinimbang dibatesan kana salah sahiji tina dua nilai anu mungkin (1 atanapi 0), qubit tiasa aya salaku campuran duanana. Fitur ieu ngamungkinkeun komputer kuantum beroperasi langkung éfisién (langkung gancang) tibatan komputer tradisional.

Kadua, nyaéta kauntungan tina "entanglement". Fenomena ieu mangrupikeun paripolah fisika kuantum unik anu ngabeungkeut takdir sajumlah partikel anu béda, ku kituna naon anu lumangsung ka hiji bakal mangaruhan anu sanés. Lamun dilarapkeun ka komputer kuantum, ieu hartina maranéhna bisa ngamanipulasi sakabéh qubits maranéhanana sakaligus-dina basa sejen, tinimbang ngalakukeun sakumpulan itungan hiji sanggeus sejen, komputer kuantum bisa ngalakukeun sagalana dina waktos anu sareng.

Balapan ngawangun komputer kuantum munggaran

Judul ieu rada salah. Perusahaan unggulan sapertos Microsoft, IBM sareng Google parantos nyiptakeun komputer kuantum ékspérimén munggaran, tapi prototipe awal ieu ngagaduhan kirang ti dua belasan qubit per chip. Sareng nalika usaha awal ieu mangrupikeun léngkah munggaran anu saé, perusahaan téknologi sareng departemén panaliti pamaréntahan kedah ngawangun komputer kuantum anu nampilkeun sahenteuna 49 dugi ka 50 qubits pikeun hype pikeun nyumponan poténsi dunya nyata téori na.

Ka tungtung ieu, aya sababaraha pendekatan keur experimented kalawan pikeun ngahontal milestone 50 qubit ieu, tapi dua nangtung luhureun sakabeh comers.

Dina hiji camp, Google jeung IBM boga tujuan pikeun ngembangkeun komputer kuantum ku ngagambarkeun qubits salaku arus ngalir ngaliwatan kawat superconducting nu leuwih tiis nepi ka -273.15 darajat Celsius, atawa nol mutlak. Ayana atawa henteuna ayeuna nangtung pikeun 1 atawa 0. Kauntungannana pendekatan ieu kawat superconducting atawa sirkuit bisa diwangun kaluar tina silikon, hiji pausahaan semikonduktor bahan boga dekade pangalaman gawé bareng.

Pendekatan kadua, dipingpin ku Microsoft, ngalibatkeun ion trapped diayakeun di tempat dina chamber vakum sarta dimanipulasi ku lasers. Muatan osilasi fungsina salaku qubits, nu lajeng dipaké pikeun ngolah operasi komputer kuantum urang.

Kumaha urang bakal ngagunakeun komputer kuantum

Oké, nempatkeun téori kumisan, hayu urang difokuskeun aplikasi dunya nyata ieu komputer kuantum bakal boga di dunya jeung kumaha pausahaan jeung jalma kalibet ku eta.

Masalah logistik sareng optimasi. Di antara kagunaan anu paling langsung sareng nguntungkeun pikeun komputer kuantum nyaéta optimasi. Pikeun aplikasi babagi numpak, kawas Uber, naon jalur panggancangna pikeun nyokot jeung neundeun kaluar saloba konsumén mungkin? Pikeun raksasa e-commerce, sapertos Amazon, naon cara anu paling murah pikeun nganteurkeun milyaran bungkusan salami rurusuhan mésér kado liburan?

Ieu patarosan basajan ngalibetkeun angka crunching ratusan nepi ka rébuan variabel sakaligus, hiji prestasi nu supercomputers modern ngan teu bisa nanganan; janten gantina, aranjeunna ngitung perséntase leutik variabel maranéhanana pikeun mantuan pausahaan ieu ngatur kaperluan logistik maranéhanana dina cara kirang ti optimal. Tapi kalawan komputer kuantum, éta bakal nyiksikan ngaliwatan gunung variabel tanpa megatkeun kesang a.

Cuaca jeung iklim modeling. Sarupa jeung titik di luhur, alesan naha saluran cuaca kadang salah sabab aya loba teuing variabel lingkungan pikeun supercomputers maranéhna pikeun ngolah (anu sarta kadangkala ngumpulkeun data cuaca goréng). Tapi ku komputer kuantum, élmuwan cuaca teu ngan bisa ngaramal pola cuaca jangka deukeut sampurna, tapi maranéhna ogé bisa nyieun assessments iklim jangka panjang leuwih akurat keur prediksi efek perubahan iklim.

Ubar pribadi. Decoding DNA anjeun sareng mikrobiom unik anjeun penting pisan pikeun dokter anu bakal datang pikeun resep obat anu cocog sareng awak anjeun. Bari superkomputer tradisional geus nyieun strides dina decoding DNA ongkos-éféktif, microbiome nu jauh saluareun jangkauan maranéhanana-tapi teu kitu pikeun komputer kuantum hareup.

Komputer kuantum ogé bakal ngidinan Big Pharma pikeun ngaduga hadé kumaha molekul béda meta jeung ubar maranéhanana, kukituna nyata nyepetkeun ngembangkeun farmasi sarta nurunkeun harga.

Éksplorasi rohangan. Teleskop ruang angkasa ayeuna (jeung énjing) ngumpulkeun jumlahna ageung data citra astrologi unggal dinten anu ngalacak gerakan triliunan galaksi, béntang, planét, sareng astéroid. Hanjakalna, ieu jauh teuing data pikeun superkomputer ayeuna pikeun ngayak pikeun ngadamel penemuan anu bermakna sacara rutin. Tapi ku komputer kuantum asak digabungkeun jeung mesin-learning, sakabéh data ieu tungtungna bisa diolah éfisién, muka panto pikeun kapanggihna ratusan nepi ka rébuan planét anyar unggal poé ku mimiti-2030s.

Élmu dasar. Sarupa jeung titik-titik di luhur, daya komputasi atah komputer kuantum ieu ngamungkinkeun para ilmuwan jeung insinyur ngarancang bahan kimia anyar jeung bahan, kitu ogé mesin fungsi hadé tur tangtu, kaulinan Natal cooler.

learning mesin. Ngagunakeun komputer tradisional, algoritma mesin-learning merlukeun jumlah raksasa conto curated jeung dilabélan (data badag) pikeun neuleuman kaahlian anyar. Kalayan komputasi kuantum, parangkat lunak mesin-learning tiasa ngawitan diajar langkung seueur sapertos manusa, dimana aranjeunna tiasa nyandak kaahlian anyar nganggo data anu kirang, data anu langkung alit, sering sareng sababaraha petunjuk.

Aplikasi ieu ogé janten topik pikagumbiraeun diantara panalungtik dina widang kecerdasan jieunan (AI), sabab kapasitas diajar alami anu ningkat ieu tiasa ngagancangkeun kamajuan dina panalungtikan AI ku sababaraha dekade. Langkung seueur ngeunaan ieu dina séri Future of Artificial Intelligence urang.

enkripsi. Sedih, ieu mangrupikeun aplikasi anu ngagaduhan seueur peneliti sareng agénsi intelijen saraf. Kabéh jasa enkripsi ayeuna gumantung kana nyieun kecap akses nu bakal nyandak hiji superkomputer modern rébuan taun pikeun rengat; komputer kuantum sacara téoritis tiasa nyéépkeun konci énkripsi ieu dina handapeun sajam.

Perbankan, komunikasi, jasa kaamanan nasional, internét sorangan gumantung kana enkripsi dipercaya pikeun fungsi. (Oh, sarta poho ngeunaan bitcoin ogé, dibere gumantungna inti na on enkripsi.) Lamun komputer kuantum ieu jalan sakumaha diémbarkeun, sakabéh industri ieu bakal di resiko, di awon ngabahayakeun sakabéh ékonomi dunya dugi kami ngawangun enkripsi kuantum tetep. laju.

Tarjamahan basa sacara real-time. Pikeun mungkas bab ieu sareng séri ieu dina catetan anu kirang setrés, komputer kuantum ogé bakal ngaktifkeun tarjamahan basa anu ampir sampurna, sacara real-time antara dua basa, boh liwat obrolan Skype atanapi nganggo audio anu tiasa dianggo atanapi implan dina ceuli anjeun. .

Dina 20 taun, basa moal deui jadi panghalang pikeun bisnis jeung interaksi sapopoé. Salaku conto, jalma anu ngan ukur nyarios basa Inggris tiasa langkung yakin kana hubungan bisnis sareng mitra di nagara deungeun dimana merek Inggris bakal gagal nembus, sareng nalika nganjang ka nagara deungeun, jalma ieu malah tiasa bogoh ka batur anu tangtu. ngan kabeneran nyarita Kanton.