క్వాంటం కంప్యూటర్లు ప్రపంచాన్ని ఎలా మారుస్తాయి: కంప్యూటర్ల భవిష్యత్తు P7

సాధారణ కంప్యూటర్ పరిశ్రమ చుట్టూ చాలా ప్రచారం ఉంది, ప్రతిదానిని మార్చగల సామర్థ్యం ఉన్న ఒక నిర్దిష్ట సాంకేతికత చుట్టూ హైప్ కేంద్రీకృతమై ఉంది: క్వాంటం కంప్యూటర్లు. మా కంపెనీ పేరు మీదుగా, మేము ఈ సాంకేతికతకు సంబంధించి మా బుల్లిష్‌నెస్‌లో పక్షపాతాన్ని అంగీకరిస్తాము మరియు మా ఫ్యూచర్ ఆఫ్ కంప్యూటర్స్ సిరీస్ యొక్క ఈ చివరి అధ్యాయంలో, అది ఎందుకు అని మీతో పంచుకోవాలని మేము ఆశిస్తున్నాము.

ప్రాథమిక స్థాయిలో, క్వాంటం కంప్యూటర్ ప్రాథమికంగా భిన్నమైన రీతిలో సమాచారాన్ని మార్చడానికి అవకాశాన్ని అందిస్తుంది. వాస్తవానికి, ఒకసారి ఈ టెక్ పరిపక్వత చెందితే, ఈ కంప్యూటర్లు ప్రస్తుతం ఉన్న ఏ కంప్యూటర్ కంటే వేగంగా గణిత సమస్యలను పరిష్కరిస్తాయి, కానీ రాబోయే కొన్ని దశాబ్దాల్లో (మూర్ యొక్క చట్టం నిజమని భావించి) ఉనికిలో ఉన్న ఏదైనా కంప్యూటర్ కూడా వేగంగా పరిష్కరిస్తుంది. ఫలితంగా, మన చుట్టూ ఉన్న చర్చల మాదిరిగానే మా చివరి అధ్యాయంలో సూపర్ కంప్యూటర్లు, భవిష్యత్ క్వాంటం కంప్యూటర్లు మన చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచం గురించి లోతైన అవగాహనను పొందడంలో సహాయపడే పెద్ద ప్రశ్నలను పరిష్కరించడానికి మానవాళిని ఎనేబుల్ చేస్తుంది.

క్వాంటం కంప్యూటర్లు అంటే ఏమిటి?

హైప్ పక్కన పెడితే, ప్రామాణిక కంప్యూటర్‌ల కంటే క్వాంటం కంప్యూటర్‌లు ఎలా భిన్నంగా ఉంటాయి? మరియు వారు ఎలా పని చేస్తారు?

దృశ్య అభ్యాసకుల కోసం, ఈ అంశం గురించి Kurzgesagt YouTube బృందం నుండి ఈ ఆహ్లాదకరమైన, చిన్న వీడియోను చూడాలని మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము:

ఇంతలో, మా పాఠకుల కోసం, భౌతిక శాస్త్ర డిగ్రీ అవసరం లేకుండా క్వాంటం కంప్యూటర్‌లను వివరించడానికి మేము మా వంతు కృషి చేస్తాము.

స్టార్టర్స్ కోసం, ఇన్ఫర్మేషన్ కంప్యూటర్ల ప్రాసెస్ యొక్క ప్రాథమిక యూనిట్ కొంచెం అని మనం గుర్తు చేసుకోవాలి. ఈ బిట్‌లు రెండు విలువలలో ఒకదాన్ని కలిగి ఉండవచ్చు: 1 లేదా 0, ఆన్ లేదా ఆఫ్, అవును లేదా కాదు. మీరు ఈ బిట్‌లను తగినంతగా కలిపితే, మీరు ఏదైనా పరిమాణంలోని సంఖ్యలను సూచించవచ్చు మరియు వాటిపై అన్ని రకాల గణనలను మరొకదాని తర్వాత చేయవచ్చు. కంప్యూటర్ చిప్ ఎంత పెద్దది లేదా ఎక్కువ శక్తివంతంగా ఉంటే అంత పెద్ద సంఖ్యలు మీరు సృష్టించవచ్చు మరియు గణనలను వర్తింపజేయవచ్చు మరియు మీరు ఒక గణన నుండి మరొక గణనకు వేగంగా మారవచ్చు.

క్వాంటం కంప్యూటర్లు రెండు ముఖ్యమైన మార్గాల్లో విభిన్నంగా ఉంటాయి.

మొదటిది, "సూపర్ పొజిషన్" యొక్క ప్రయోజనం. సాంప్రదాయిక కంప్యూటర్లు బిట్‌లతో పనిచేస్తుండగా, క్వాంటం కంప్యూటర్లు క్విట్‌లతో పనిచేస్తాయి. సూపర్‌పొజిషన్ ఎఫెక్ట్ క్విట్‌లు ఎనేబుల్ చేసే రెండు సంభావ్య విలువలలో ఒకదానికి (1 లేదా 0) పరిమితం కాకుండా, రెండింటి మిశ్రమంగా క్విట్ ఉనికిలో ఉంటుంది. ఈ ఫీచర్ క్వాంటం కంప్యూటర్లు సాంప్రదాయిక కంప్యూటర్ల కంటే మరింత సమర్థవంతంగా (వేగంగా) పనిచేయడానికి అనుమతిస్తుంది.

రెండవది, "చిక్కుకోవడం" యొక్క ప్రయోజనం. ఈ దృగ్విషయం ఒక ప్రత్యేకమైన క్వాంటం ఫిజిక్స్ ప్రవర్తన, ఇది వివిధ కణాల పరిమాణం యొక్క విధిని బంధిస్తుంది, తద్వారా ఒకదానికి ఏమి జరుగుతుంది అనేది ఇతరులను ప్రభావితం చేస్తుంది. క్వాంటం కంప్యూటర్‌లకు వర్తింపజేసినప్పుడు, వారు తమ అన్ని క్విట్‌లను ఏకకాలంలో మార్చగలరని దీని అర్థం-మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ఒకదాని తర్వాత ఒకటి గణనలను చేయడానికి బదులుగా, క్వాంటం కంప్యూటర్ వాటన్నింటినీ ఒకే సమయంలో చేయగలదు.

మొదటి క్వాంటం కంప్యూటర్‌ను నిర్మించే రేసు

ఈ శీర్షిక కొంత తప్పుడు పేరు. మైక్రోసాఫ్ట్, IBM మరియు Google వంటి ప్రముఖ కంపెనీలు ఇప్పటికే మొదటి ప్రయోగాత్మక క్వాంటం కంప్యూటర్‌లను సృష్టించాయి, అయితే ఈ ప్రారంభ నమూనాలు ఒక్కో చిప్‌కు రెండు డజన్ క్విట్‌ల కంటే తక్కువగా ఉంటాయి. మరియు ఈ ప్రారంభ ప్రయత్నాలు గొప్ప మొదటి అడుగు అయితే, టెక్ కంపెనీలు మరియు ప్రభుత్వ పరిశోధన విభాగాలు దాని సిద్ధాంతీకరించిన వాస్తవ-ప్రపంచ సామర్థ్యాన్ని చేరుకోవడానికి హైప్ కోసం కనీసం 49 నుండి 50 క్విట్‌లను కలిగి ఉండే క్వాంటం కంప్యూటర్‌ను రూపొందించాలి.

ఈ క్రమంలో, ఈ 50 క్విట్ మైలురాయిని సాధించడానికి అనేక విధానాలు ప్రయోగించబడుతున్నాయి, అయితే రెండు వచ్చిన వారందరికీ పైన ఉన్నాయి.

ఒక శిబిరంలో, గూగుల్ మరియు IBM క్విట్‌లను –273.15 డిగ్రీల సెల్సియస్ లేదా సంపూర్ణ సున్నాకి చల్లబడిన సూపర్ కండక్టింగ్ వైర్ల ద్వారా ప్రవహించే ప్రవాహాలుగా సూచించడం ద్వారా క్వాంటం కంప్యూటర్‌ను అభివృద్ధి చేయాలని లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాయి. కరెంట్ ఉనికి లేదా లేకపోవడం అంటే 1 లేదా 0. ఈ విధానం యొక్క ప్రయోజనం ఏమిటంటే, ఈ సూపర్ కండక్టింగ్ వైర్లు లేదా సర్క్యూట్‌లను సిలికాన్‌తో నిర్మించవచ్చు, మెటీరియల్ సెమీకండక్టర్ కంపెనీలకు దశాబ్దాలుగా పనిచేసిన అనుభవం ఉంది.

మైక్రోసాఫ్ట్ నేతృత్వంలోని రెండవ విధానం, వాక్యూమ్ చాంబర్‌లో ఉంచబడిన చిక్కుకున్న అయాన్‌లను కలిగి ఉంటుంది మరియు లేజర్‌ల ద్వారా మార్చబడుతుంది. డోలనం చేసే ఛార్జీలు క్విట్‌లుగా పనిచేస్తాయి, ఇవి క్వాంటం కంప్యూటర్ కార్యకలాపాలను ప్రాసెస్ చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి.

మేము క్వాంటం కంప్యూటర్లను ఎలా ఉపయోగిస్తాము

సరే, సిద్ధాంతాన్ని పక్కన పెడితే, ఈ క్వాంటం కంప్యూటర్‌లు ప్రపంచంపై కలిగి ఉండే వాస్తవ ప్రపంచ అప్లికేషన్‌లు మరియు కంపెనీలు మరియు వ్యక్తులు దానితో ఎలా నిమగ్నమై ఉన్నాయి అనే దానిపై దృష్టి పెడదాం.

లాజిస్టికల్ మరియు ఆప్టిమైజేషన్ సమస్యలు. క్వాంటం కంప్యూటర్‌ల కోసం అత్యంత తక్షణ మరియు లాభదాయకమైన ఉపయోగాలలో ఆప్టిమైజేషన్ ఉంటుంది. Uber వంటి రైడ్-షేరింగ్ యాప్‌ల కోసం, వీలైనంత ఎక్కువ మంది కస్టమర్‌లను పికప్ చేయడానికి మరియు డ్రాప్ చేయడానికి వేగవంతమైన మార్గం ఏది? అమెజాన్ వంటి ఇ-కామర్స్ దిగ్గజాల కోసం, హాలిడే గిఫ్ట్ కొనుగోలు రద్దీ సమయంలో బిలియన్ల కొద్దీ ప్యాకేజీలను డెలివరీ చేయడానికి అత్యంత తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్న మార్గం ఏమిటి?

ఈ సాధారణ ప్రశ్నలు ఒకేసారి వందల నుండి వేల వేరియబుల్స్‌ను క్రంచ్ చేయడం, ఆధునిక సూపర్ కంప్యూటర్‌లు నిర్వహించలేని ఒక ఫీట్; కాబట్టి బదులుగా, వారు ఈ కంపెనీలు తమ లాజిస్టికల్ అవసరాలను సరైన మార్గం కంటే తక్కువగా నిర్వహించడంలో సహాయపడటానికి ఆ వేరియబుల్స్‌లో చిన్న శాతాన్ని గణిస్తారు. కానీ క్వాంటం కంప్యూటర్‌తో, ఇది చెమటను పగలకుండా వేరియబుల్స్ పర్వతం గుండా స్లైస్ చేస్తుంది.

వాతావరణం మరియు వాతావరణం మోడలింగ్. పై పాయింట్ మాదిరిగానే, వాతావరణ ఛానెల్ కొన్నిసార్లు తప్పుగా ఉండటానికి కారణం ఏమిటంటే, వారి సూపర్ కంప్యూటర్‌లకు ప్రాసెస్ చేయడానికి చాలా పర్యావరణ వేరియబుల్స్ ఉన్నాయి (అది మరియు కొన్నిసార్లు పేలవమైన వాతావరణ డేటా సేకరణ). కానీ క్వాంటం కంప్యూటర్‌తో, వాతావరణ శాస్త్రవేత్తలు సమీప-కాల వాతావరణ నమూనాలను ఖచ్చితంగా అంచనా వేయలేరు, కానీ వారు వాతావరణ మార్పుల ప్రభావాలను అంచనా వేయడానికి మరింత ఖచ్చితమైన దీర్ఘకాలిక వాతావరణ అంచనాలను కూడా సృష్టించగలరు.

వ్యక్తిగతీకరించిన .షధం. భవిష్యత్ వైద్యులు మీ శరీరానికి సరిగ్గా సరిపోయే మందులను సూచించడానికి మీ DNA మరియు మీ ప్రత్యేకమైన మైక్రోబయోమ్‌ను డీకోడ్ చేయడం చాలా ముఖ్యం. సాంప్రదాయ సూపర్‌కంప్యూటర్‌లు DNA డీకోడింగ్‌ని ఖర్చుతో కూడుకున్నప్పటికీ, మైక్రోబయోమ్ వాటి పరిధికి మించినది-కాని భవిష్యత్ క్వాంటం కంప్యూటర్‌లకు అలా కాదు.

క్వాంటం కంప్యూటర్లు బిగ్ ఫార్మాకు వివిధ అణువులు వాటి మందులతో ఎలా స్పందిస్తాయో బాగా అంచనా వేయడానికి అనుమతిస్తుంది, తద్వారా ఔషధ అభివృద్ధిని గణనీయంగా వేగవంతం చేస్తుంది మరియు ధరలను తగ్గిస్తుంది.

అంతరిక్ష పరిశోధనము. నేటి (మరియు రేపటి) అంతరిక్ష టెలిస్కోప్‌లు ట్రిలియన్ల కొద్దీ గెలాక్సీలు, నక్షత్రాలు, గ్రహాలు మరియు గ్రహశకలాల కదలికలను ట్రాక్ చేసే అపారమైన జ్యోతిష్య చిత్రాల డేటాను ప్రతిరోజూ సేకరిస్తాయి. పాపం, నేటి సూపర్‌కంప్యూటర్‌లకు రోజూ అర్థవంతమైన ఆవిష్కరణలు చేయడానికి ఇది చాలా ఎక్కువ డేటా. కానీ మెషిన్-లెర్నింగ్‌తో కలిపి పరిపక్వమైన క్వాంటం కంప్యూటర్‌తో, ఈ డేటా అంతా చివరకు సమర్థవంతంగా ప్రాసెస్ చేయబడుతుంది, 2030ల ప్రారంభంలో ప్రతిరోజూ వందల నుండి వేలకొద్దీ కొత్త గ్రహాల ఆవిష్కరణకు తలుపులు తెరుస్తుంది.

ప్రాథమిక శాస్త్రాలు. పైన పేర్కొన్న అంశాల మాదిరిగానే, ఈ క్వాంటం కంప్యూటర్‌లు ఎనేబుల్ చేసే ముడి కంప్యూటింగ్ శక్తి శాస్త్రవేత్తలు మరియు ఇంజనీర్లు కొత్త రసాయనాలు మరియు మెటీరియల్‌లను, అలాగే మెరుగైన పనితీరు గల ఇంజిన్‌లను రూపొందించడానికి మరియు చల్లని క్రిస్మస్ బొమ్మలను రూపొందించడానికి అనుమతిస్తుంది.

యంత్ర అభ్యాస. సాంప్రదాయిక కంప్యూటర్‌లను ఉపయోగించి, మెషిన్-లెర్నింగ్ అల్గారిథమ్‌లకు కొత్త నైపుణ్యాలను నేర్చుకోవడానికి పెద్ద మొత్తంలో క్యూరేటెడ్ మరియు లేబుల్ చేయబడిన ఉదాహరణలు (బిగ్ డేటా) అవసరం. క్వాంటం కంప్యూటింగ్‌తో, మెషిన్-లెర్నింగ్ సాఫ్ట్‌వేర్ మానవుల వలె మరింత నేర్చుకోవడం ప్రారంభించవచ్చు, దీని ద్వారా వారు తక్కువ డేటా, మెస్సియర్ డేటాను ఉపయోగించి కొత్త నైపుణ్యాలను పొందవచ్చు, తరచుగా కొన్ని సూచనలతో.

ఈ అప్లికేషన్ ఆర్టిఫిషియల్ ఇంటెలిజెన్స్ (AI) రంగంలోని పరిశోధకులలో కూడా ఉత్సాహం కలిగించే అంశం, ఎందుకంటే ఈ మెరుగైన సహజ అభ్యాస సామర్థ్యం AI పరిశోధనలో దశాబ్దాల పాటు పురోగతిని వేగవంతం చేస్తుంది. మా ఫ్యూచర్ ఆఫ్ ఆర్టిఫిషియల్ ఇంటెలిజెన్స్ సిరీస్‌లో దీని గురించి మరింత.

ఎన్క్రిప్షన్. దురదృష్టవశాత్తు, ఇది చాలా మంది పరిశోధకులు మరియు గూఢచార సంస్థలను భయపెట్టే అప్లికేషన్. అన్ని ప్రస్తుత ఎన్‌క్రిప్షన్ సేవలు ఆధునిక సూపర్ కంప్యూటర్ పగులగొట్టడానికి వేల సంవత్సరాల సమయం పట్టే పాస్‌వర్డ్‌లను సృష్టించడంపై ఆధారపడి ఉంటాయి; క్వాంటం కంప్యూటర్లు సిద్ధాంతపరంగా ఈ ఎన్‌క్రిప్షన్ కీలను గంటలోపు చీల్చివేయగలవు.

బ్యాంకింగ్, కమ్యూనికేషన్, జాతీయ భద్రతా సేవలు, ఇంటర్నెట్ కూడా విశ్వసనీయమైన ఎన్‌క్రిప్షన్‌పై ఆధారపడి పని చేస్తుంది. (ఓహ్, మరియు బిట్‌కాయిన్ గురించి కూడా మరచిపోండి, ఎన్‌క్రిప్షన్‌పై దాని ప్రధాన ఆధారపడటం కారణంగా.) ఈ క్వాంటం కంప్యూటర్‌లు ప్రచారం చేసినట్లుగా పనిచేస్తే, ఈ పరిశ్రమలన్నీ ప్రమాదంలో పడతాయి, మనం ఉంచడానికి క్వాంటం ఎన్‌క్రిప్షన్‌ను రూపొందించే వరకు మొత్తం ప్రపంచ ఆర్థిక వ్యవస్థకు ప్రమాదం వాటిల్లుతుంది. వేగం.

నిజ-సమయ భాషా అనువాదం. ఈ అధ్యాయం మరియు ఈ శ్రేణిని తక్కువ ఒత్తిడితో ముగించడానికి, క్వాంటం కంప్యూటర్లు స్కైప్ చాట్ ద్వారా లేదా మీ చెవిలో ధరించగలిగే ఆడియో లేదా ఇంప్లాంట్‌ని ఉపయోగించడం ద్వారా ఏవైనా రెండు భాషల మధ్య పరిపూర్ణమైన, నిజ-సమయ భాషా అనువాదాన్ని కూడా ప్రారంభిస్తాయి. .

20 సంవత్సరాలలో, వ్యాపారం మరియు రోజువారీ పరస్పర చర్యలకు భాష అడ్డంకిగా ఉండదు. ఉదాహరణకు, ఇంగ్లీషు మాత్రమే మాట్లాడే వ్యక్తి విదేశాల్లోని భాగస్వాములతో మరింత నమ్మకంగా వ్యాపార సంబంధాలను ఏర్పరచుకోగలడు, అక్కడ ఆంగ్ల బ్రాండ్‌లు చొచ్చుకుపోవడానికి విఫలమవుతాయి మరియు విదేశీ దేశాలను సందర్శించినప్పుడు, ఈ వ్యక్తి ఎవరో ఒకరితో ప్రేమలో పడవచ్చు. కాంటోనీస్ మాట్లాడటం మాత్రమే జరుగుతుంది.

కంప్యూటర్ సిరీస్ యొక్క భవిష్యత్తు

మానవత్వాన్ని పునర్నిర్వచించటానికి ఎమర్జింగ్ యూజర్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లు: కంప్యూటర్ల భవిష్యత్తు P1

సాఫ్ట్‌వేర్ అభివృద్ధి యొక్క భవిష్యత్తు: కంప్యూటర్ల భవిష్యత్తు P2

డిజిటల్ నిల్వ విప్లవం: కంప్యూటర్ల భవిష్యత్తు P3

మైక్రోచిప్‌ల యొక్క ప్రాథమిక పునరాలోచనను ప్రేరేపించడానికి క్షీణిస్తున్న మూర్ యొక్క చట్టం: కంప్యూటర్ల భవిష్యత్తు P4

క్లౌడ్ కంప్యూటింగ్ వికేంద్రీకరించబడుతుంది: కంప్యూటర్ల భవిష్యత్తు P5

అతిపెద్ద సూపర్ కంప్యూటర్‌లను తయారు చేసేందుకు దేశాలు ఎందుకు పోటీ పడుతున్నాయి? కంప్యూటర్ల భవిష్యత్తు P6