Quantumrun

CREDIT NG LARAWAN: Quantumrun

Paano mababago ng mga Quantum computer ang mundo: Future of Computers P7

David Tal, Publisher, Futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Lun, 09/14/2020 - 05:14

Mayroong maraming hype na lumulutang sa pangkalahatang industriya ng computer, hype na nakasentro sa isang partikular na teknolohiya na may potensyal na baguhin ang lahat: mga quantum computer. Bilang pangalan ng aming kumpanya, aaminin namin na may bias sa aming pagiging bullish sa teknolohiyang ito, at sa paglipas ng huling kabanata ng aming serye ng Future of Computers, umaasa kaming ibahagi sa iyo kung bakit ganoon.

Sa isang pangunahing antas, ang isang quantum computer ay nag-aalok ng pagkakataon na manipulahin ang impormasyon sa isang kakaibang paraan. Sa katunayan, kapag lumago na ang teknolohiyang ito, hindi lamang malulutas ng mga computer na ito ang mga problema sa matematika nang mas mabilis kaysa sa anumang computer na kasalukuyang umiiral, kundi pati na rin ang anumang computer na inaasahang umiiral sa susunod na ilang dekada (ipagpalagay na ang batas ni Moore ay totoo). Sa epekto, katulad ng aming talakayan sa paligid mga supercomputer sa aming huling kabanata, ang mga quantum computer sa hinaharap ay magbibigay-daan sa sangkatauhan na harapin ang mas malalaking tanong na makakatulong sa atin na magkaroon ng mas malalim na pag-unawa sa mundo sa paligid natin.

Ano ang mga quantum computer?

Bukod sa hype, paano naiiba ang mga quantum computer kaysa sa mga karaniwang computer? At paano sila gumagana?

Para sa mga visual na nag-aaral, inirerekomenda naming panoorin ang nakakatuwang, maikling video na ito mula sa Kurzgesagt YouTube team tungkol sa paksang ito:

Samantala, para sa aming mga mambabasa, gagawin namin ang aming makakaya upang ipaliwanag ang mga quantum computer nang hindi nangangailangan ng degree sa pisika.

Para sa panimula, kailangan nating alalahanin na ang pangunahing yunit ng proseso ng impormasyon sa mga computer ay medyo. Ang mga bit na ito ay maaaring magkaroon ng isa sa dalawang halaga: 1 o 0, on o off, oo o hindi. Kung pinagsama-sama mo nang sapat ang mga bit na ito, maaari mong i-represent ang mga numero ng anumang laki at gawin ang lahat ng paraan ng pagkalkula sa mga ito, pagkatapos ng isa pa. Kung mas malaki o mas malakas ang computer chip, mas malaki ang mga numero na maaari mong gawin at ilapat ang mga kalkulasyon, at mas mabilis kang makakalipat mula sa isang kalkulasyon patungo sa isa pa.

Ang mga quantum computer ay naiiba sa dalawang mahalagang paraan.

Una, ay ang bentahe ng "superposisyon." Habang ang mga tradisyunal na computer ay gumagana gamit ang mga bit, ang mga quantum na computer ay nagpapatakbo gamit ang mga qubit. Ang superposition effect qubits enable ay na sa halip na mapilitan sa isa sa dalawang posibleng value (1 o 0), ang isang qubit ay maaaring umiral bilang isang halo ng pareho. Ang tampok na ito ay nagbibigay-daan sa mga quantum computer na gumana nang mas mahusay (mas mabilis) kaysa sa tradisyonal na mga computer.

Pangalawa, ay ang bentahe ng "pagkagambala." Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay isang natatanging pag-uugali ng quantum physics na nagbubuklod sa kapalaran ng isang dami ng iba't ibang mga particle, upang ang mangyayari sa isa ay makakaapekto sa iba. Kapag inilapat sa mga quantum computer, nangangahulugan ito na maaari nilang manipulahin ang lahat ng kanilang mga qubit nang sabay-sabay—sa madaling salita, sa halip na gumawa ng sunud-sunod na mga kalkulasyon, magagawa ng isang quantum computer ang lahat ng ito nang sabay-sabay.

Ang lahi upang bumuo ng unang quantum computer

Ang pamagat na ito ay medyo maling pangalan. Ang mga nangungunang kumpanya tulad ng Microsoft, IBM at Google ay nakagawa na ng mga unang eksperimental na quantum computer, ngunit ang mga naunang prototype na ito ay nagtatampok ng mas mababa sa dalawang dosenang qubit bawat chip. At habang ang mga maagang pagsusumikap na ito ay isang mahusay na unang hakbang, ang mga tech na kumpanya at mga departamento ng pananaliksik ng gobyerno ay kailangang bumuo ng isang quantum computer na nagtatampok ng hindi bababa sa 49 hanggang 50 qubits para sa hype na matugunan ang teoryang potensyal nito sa totoong mundo.

Sa layuning ito, mayroong isang bilang ng mga diskarte na pinag-eeksperimento upang makamit ang 50 qubit milestone na ito, ngunit dalawa ang nakatayo sa itaas ng lahat ng dumating.

Sa isang kampo, nilalayon ng Google at IBM na bumuo ng isang quantum computer sa pamamagitan ng pagpapakita ng mga qubit bilang mga alon na dumadaloy sa mga superconducting wire na pinalamig hanggang –273.15 degrees Celsius, o absolute zero. Ang presensya o kawalan ng kasalukuyang ay kumakatawan sa isang 1 o 0. Ang pakinabang ng diskarteng ito ay ang mga superconducting wire o circuit na ito ay maaaring itayo sa labas ng silikon, isang materyal na kumpanya ng semiconductor na may mga dekada ng karanasan sa pagtatrabaho.

Ang pangalawang diskarte, na pinamumunuan ng Microsoft, ay nagsasangkot ng mga nakulong na ion na nakalagay sa isang silid ng vacuum at manipulahin ng mga laser. Ang mga oscillating charge ay gumagana bilang mga qubit, na pagkatapos ay ginagamit upang iproseso ang mga operasyon ng quantum computer.

Paano natin gagamitin ang mga quantum computer

Okay, isantabi ang teorya, tumuon tayo sa mga tunay na aplikasyon sa mundo na magkakaroon ang mga quantum computer na ito sa mundo at kung paano nakikipag-ugnayan ang mga kumpanya at tao dito.

Mga problema sa logistik at pag-optimize. Kabilang sa mga pinaka-kaagad at kumikitang paggamit para sa mga quantum computer ay ang pag-optimize. Para sa mga ride-sharing app, tulad ng Uber, ano ang pinakamabilis na ruta upang kunin at i-drop ang pinakamaraming customer hangga't maaari? Para sa mga higanteng e-commerce, tulad ng Amazon, ano ang pinaka-epektibong paraan upang makapaghatid ng bilyun-bilyong pakete sa panahon ng pagmamadali sa pagbili ng regalo sa holiday?

Ang mga simpleng tanong na ito ay nagsasangkot ng pag-crunch ng numero ng daan-daan hanggang libu-libong variable nang sabay-sabay, isang gawa na hindi kayang hawakan ng mga modernong supercomputer; kaya sa halip, nagku-compute sila ng maliit na porsyento ng mga variable na iyon upang matulungan ang mga kumpanyang ito na pamahalaan ang kanilang mga logistical na pangangailangan sa mas mababa sa pinakamainam na paraan. Ngunit sa isang quantum computer, ito ay maghiwa-hiwalay sa isang bundok ng mga variable nang hindi pinagpapawisan.

Panahon at klima pagmomodelo. Katulad ng punto sa itaas, ang dahilan kung bakit nagkakamali minsan ang channel ng lagay ng panahon ay dahil napakaraming mga variable ng kapaligiran para iproseso ng kanilang mga supercomputer (na at kung minsan ay hindi magandang pagkolekta ng data ng panahon). Ngunit sa pamamagitan ng isang quantum computer, ang mga weather scientist ay hindi lamang makakapag-forecast ng malapit-term na mga pattern ng panahon nang perpekto, ngunit maaari rin silang lumikha ng mas tumpak na pangmatagalang pagtatasa ng klima upang mahulaan ang mga epekto ng pagbabago ng klima.

Personal na gamot. Ang pag-decode ng iyong DNA at ang iyong natatanging microbiome ay mahalaga para sa mga doktor sa hinaharap na magreseta ng mga gamot na perpektong iniakma sa iyong katawan. Habang ang mga tradisyunal na supercomputer ay gumawa ng mga hakbang sa pag-decode ng DNA nang matipid, ang microbiome ay hindi nila maaabot—ngunit hindi para sa hinaharap na mga quantum computer.

Pahihintulutan din ng mga quantum computer ang Big Pharma na mahulaan nang mas mabuti kung paano tumutugon ang iba't ibang molekula sa kanilang mga gamot, sa gayon ay makabuluhang nagpapabilis sa pagpapaunlad ng parmasyutiko at pagbaba ng mga presyo.

Space exploration. Ang mga teleskopyo sa kalawakan ngayon (at bukas) ay nangongolekta ng napakaraming data ng astrological na koleksyon ng imahe bawat araw na sumusubaybay sa mga galaw ng trilyong galaxy, bituin, planeta, at asteroid. Nakalulungkot, ito ay napakaraming data para sa mga supercomputer ngayon upang suriin upang makagawa ng makabuluhang pagtuklas sa regular na batayan. Ngunit sa isang mature na quantum computer na sinamahan ng machine-learning, lahat ng data na ito sa wakas ay mapoproseso nang mahusay, na nagbubukas ng pinto sa pagtuklas ng daan-daan hanggang libu-libong bagong planeta araw-araw sa unang bahagi ng 2030s.

Mga pangunahing agham. Katulad ng mga punto sa itaas, ang kapangyarihan ng raw computing na pinagana ng mga quantum computer na ito ay magbibigay-daan sa mga siyentipiko at inhinyero na gumawa ng mga bagong kemikal at materyales, pati na rin ang mas mahusay na gumaganang mga makina at siyempre, mas malalamig na mga laruan ng Pasko.

Pag-aaral ng machine. Gamit ang mga tradisyunal na computer, ang mga machine-learning algorithm ay nangangailangan ng napakalaking dami ng na-curate at may label na mga halimbawa (malaking data) upang matuto ng mga bagong kasanayan. Sa quantum computing, ang machine-learning software ay maaaring magsimulang matuto nang higit pa tulad ng mga tao, kung saan maaari silang kumuha ng mga bagong kasanayan gamit ang mas kaunting data, mas magulo na data, madalas na may kaunting mga tagubilin.

Ang application na ito ay isa ring paksa ng kaguluhan sa mga mananaliksik sa larangan ng artificial intelligence (AI), dahil ang pinabuting natural na kapasidad ng pagkatuto na ito ay maaaring mapabilis ang pag-unlad sa AI research sa mga dekada. Higit pa tungkol dito sa aming serye ng Future of Artificial Intelligence.

Encryption. Nakalulungkot, ito ang application na kinabahan ng karamihan sa mga mananaliksik at mga ahensya ng paniktik. Ang lahat ng kasalukuyang serbisyo sa pag-encrypt ay nakasalalay sa paglikha ng mga password na aabutin ng isang modernong supercomputer ng libu-libong taon upang ma-crack; Ang mga quantum computer ay maaaring theoretically rip sa pamamagitan ng mga encryption key na ito sa loob ng isang oras.

Banking, komunikasyon, pambansang seguridad serbisyo, ang internet mismo ay nakasalalay sa maaasahang pag-encrypt upang gumana. (Oh, at kalimutan din ang tungkol sa bitcoin, dahil sa pangunahing pag-asa nito sa pag-encrypt.) Kung gumagana ang mga quantum computer na ito gaya ng ina-advertise, ang lahat ng mga industriyang ito ay malalagay sa panganib, sa pinakamasamang panganib sa buong ekonomiya ng mundo hanggang sa bumuo tayo ng quantum encryption upang mapanatili bilis.

Real-time na pagsasalin ng wika. Upang tapusin ang kabanatang ito at ang seryeng ito sa hindi gaanong nakaka-stress na tala, ang mga quantum computer ay magbibigay-daan din sa halos perpekto, real-time na pagsasalin ng wika sa pagitan ng alinmang dalawang wika, alinman sa Skype chat o sa pamamagitan ng paggamit ng audio na naisusuot o implant sa iyong tainga .

Sa loob ng 20 taon, hindi na magiging hadlang ang wika sa negosyo at pang-araw-araw na pakikipag-ugnayan. Halimbawa, ang isang tao na nagsasalita lamang ng Ingles ay maaaring mas kumpiyansa na pumasok sa mga relasyon sa negosyo sa mga kasosyo sa mga banyagang bansa kung saan ang mga tatak na Ingles ay nabigo na makapasok, at kapag bumisita sa nasabing mga banyagang bansa, ang taong ito ay maaaring umibig sa isang partikular na tao na nakakapagsalita lang ng Cantonese.