Bawo ni awọn kọnputa kuatomu yoo yipada agbaye: Ọjọ iwaju ti Awọn kọnputa P7

Pupọ aruwo pupọ wa ti n ṣanfo ni ayika ile-iṣẹ kọnputa gbogbogbo, aruwo ti dojukọ ni ayika imọ-ẹrọ kan pato ti o ni agbara lati yi ohun gbogbo pada: awọn kọnputa kuatomu. Jije orukọ ile-iṣẹ wa, a yoo jẹwọ si aiṣedeede kan ninu iwa-ipa wa ni ayika imọ-ẹrọ yii, ati ni akoko ipari ipin ikẹhin yii ti Iwaju ti jara Kọmputa wa, a nireti lati pin pẹlu rẹ idi ti iyẹn.

Ni ipele ipilẹ, kọnputa kuatomu nfunni ni aye lati ṣe afọwọyi alaye ni ọna ti o yatọ. Ni otitọ, ni kete ti imọ-ẹrọ yii ba dagba, awọn kọnputa wọnyi kii yoo yanju awọn iṣoro mathematiki yiyara ju kọnputa eyikeyi ti o wa lọwọlọwọ lọ, ṣugbọn tun ṣe asọtẹlẹ kọnputa eyikeyi lati wa ni awọn ewadun diẹ ti n bọ (a ro pe ofin Moore jẹ otitọ). Ni ipa, iru si ijiroro wa ni ayika supercomputers ninu wa kẹhin ipin, Awọn kọnputa kuatomu ọjọ iwaju yoo jẹ ki ọmọ eniyan koju awọn ibeere ti o tobi ju ti o le ṣe iranlọwọ fun wa lati ni oye jinlẹ jinlẹ nipa agbaye ti o wa ni ayika wa.

Kini awọn kọnputa kuatomu?

Aruwo si apakan, bawo ni awọn kọnputa kuatomu ṣe yatọ si awọn kọnputa boṣewa? Ati bawo ni wọn ṣe n ṣiṣẹ?

Fun awọn akẹkọ wiwo, a ṣeduro wiwo igbadun yii, fidio kukuru lati ọdọ ẹgbẹ Kurzgesagt YouTube nipa koko yii:

Nibayi, fun awọn oluka wa, a yoo ṣe ohun ti o dara julọ lati ṣalaye awọn kọnputa kọnputa laisi iwulo fun alefa fisiksi kan.

Fun awọn ibẹrẹ, a nilo lati ranti pe apakan ipilẹ ti ilana awọn kọnputa alaye jẹ diẹ. Awọn die-die wọnyi le ni ọkan ninu awọn iye meji: 1 tabi 0, tan tabi pa, bẹẹni tabi rara. Ti o ba darapọ to ti awọn iwọn wọnyi papọ, o le ṣe aṣoju awọn nọmba ti iwọn eyikeyi ki o ṣe gbogbo awọn iṣiro lori wọn, lẹhin ekeji. Ti o tobi tabi agbara diẹ sii ni ërún kọnputa, awọn nọmba ti o tobi julọ ti o le ṣẹda ati lo awọn iṣiro, ati yiyara o le gbe lati iṣiro kan si ekeji.

Awọn kọnputa kuatomu yatọ ni awọn ọna pataki meji.

Ni akọkọ, ni anfani ti “apoju”. Lakoko ti awọn kọnputa ibile nṣiṣẹ pẹlu awọn die-die, awọn kọnputa kuatomu ṣiṣẹ pẹlu awọn qubits. Awọn superposition ipa qubits jeki ni wipe dipo ti ni rọ si ọkan ninu awọn meji ti ṣee ṣe iye (1 tabi 0), a qubit le tẹlẹ bi a adalu ti awọn mejeeji. Ẹya yii ngbanilaaye awọn kọnputa kuatomu lati ṣiṣẹ daradara diẹ sii (yara) ju awọn kọnputa ibile lọ.

Ẹlẹẹkeji, ni anfani ti “ihamọ.” Iṣẹlẹ yii jẹ ihuwasi fisiksi kuatomu alailẹgbẹ ti o so ayanmọ ti opoiye ti awọn patikulu oriṣiriṣi, ki ohun ti o ṣẹlẹ si ọkan yoo kan awọn miiran. Nigbati a ba lo si awọn kọnputa kuatomu, eyi tumọ si pe wọn le ṣe afọwọyi gbogbo awọn qubits wọn nigbakanna-ni awọn ọrọ miiran, dipo ṣiṣe eto awọn iṣiro kan lẹhin ekeji, kọnputa kuatomu le ṣe gbogbo wọn ni akoko kanna.

Ere-ije lati kọ kọnputa kuatomu akọkọ

Akọle yii jẹ diẹ ti aibikita. Awọn ile-iṣẹ aṣaaju bii Microsoft, IBM ati Google ti ṣẹda awọn kọnputa idanwo akọkọ akọkọ, ṣugbọn awọn ẹya ara ẹrọ ni kutukutu wọnyi kere ju mejila mejila qubits fun chirún kan. Ati pe lakoko ti awọn igbiyanju kutukutu wọnyi jẹ igbesẹ akọkọ nla, awọn ile-iṣẹ imọ-ẹrọ ati awọn apa iwadii ijọba yoo nilo lati kọ kọnputa pipọ kan ti o ni ifihan o kere ju 49 si 50 qubits fun aruwo lati pade agbara-aye gidi ti oye rẹ.

Ni ipari yii, awọn ọna pupọ wa ti a ṣe idanwo pẹlu lati ṣaṣeyọri ibi-iṣẹlẹ 50 qubit yii, ṣugbọn awọn iduro meji ju gbogbo awọn ti nwọle lọ.

Ni ibudó kan, Google ati IBM ṣe ifọkansi lati ṣe agbekalẹ kọnputa kuatomu kan nipa sisọju awọn qubits bi awọn ṣiṣan ti nṣàn nipasẹ awọn okun onirin ti o dara julọ ti o tutu si -273.15 iwọn Celsius, tabi odo pipe. Iwaju tabi isansa ti lọwọlọwọ duro fun a 1 tabi 0. Awọn anfani ti yi ona ni wipe awọn wọnyi superconducting onirin tabi iyika le ti wa ni itumọ ti jade ti ohun alumọni, a ohun elo semikondokito ilé ni ewadun ti ni iriri ṣiṣẹ pẹlu awọn.

Ọna keji, ti Microsoft dari, pẹlu awọn ions idẹkùn ti o waye ni aye ni iyẹwu igbale ati ti a fi ọwọ ṣe nipasẹ awọn lasers. Awọn idiyele oscillating ṣiṣẹ bi qubits, eyiti a lo lẹhinna lati ṣe ilana awọn iṣẹ kọnputa kuatomu.

Bii a ṣe le lo awọn kọnputa kọnputa

O dara, fifi ilana yii si apakan, jẹ ki a dojukọ awọn ohun elo agbaye gidi awọn kọnputa kọnputa yoo ni lori agbaye ati bii awọn ile-iṣẹ ati awọn eniyan ṣe n ṣe pẹlu rẹ.

Logistical ati ti o dara ju isoro. Lara awọn lilo lẹsẹkẹsẹ ati ere fun awọn kọnputa kuatomu yoo jẹ iṣapeye. Fun awọn ohun elo pinpin gigun, bii Uber, kini ipa-ọna ti o yara julọ lati gbe ati ju silẹ bi ọpọlọpọ awọn alabara bi o ti ṣee ṣe? Fun awọn omiran e-commerce, bii Amazon, kini ọna ti o munadoko julọ lati fi jiṣẹ awọn ọkẹ àìmọye ti awọn idii lakoko iyara rira ẹbun isinmi?

Awọn ibeere ti o rọrun wọnyi jẹ nọmba crunching awọn ọgọọgọrun si ẹgbẹẹgbẹrun awọn oniyipada ni ẹẹkan, iṣẹ kan ti awọn supercomputers ode oni ko le mu; nitorina dipo, wọn ṣe iṣiro ipin kekere ti awọn oniyipada wọnyẹn lati ṣe iranlọwọ fun awọn ile-iṣẹ wọnyi ṣakoso awọn iwulo ohun elo wọn ni ọna ti o kere ju ti aipe lọ. Ṣugbọn pẹlu kọnputa kuatomu, yoo ge nipasẹ oke-nla ti awọn oniyipada laisi fifọ lagun.

Oju ojo ati afefe awoṣe. Gegebi aaye ti o wa loke, idi idi ti ikanni oju ojo ma n ṣe aṣiṣe ni nitori pe ọpọlọpọ awọn oniyipada ayika wa fun awọn kọmputa supercomputers wọn lati ṣe ilana (iyẹn ati nigba miiran gbigba data oju ojo ko dara). Ṣugbọn pẹlu kọnputa kuatomu, awọn onimọ-jinlẹ oju ojo ko le ṣe asọtẹlẹ awọn ilana oju-ọjọ to sunmọ ni pipe, ṣugbọn wọn tun le ṣẹda awọn igbelewọn oju-ọjọ igba pipẹ deede diẹ sii lati ṣe asọtẹlẹ awọn ipa ti iyipada oju-ọjọ.

Oogun ti ara ẹni. Yiyipada DNA rẹ ati microbiome alailẹgbẹ rẹ ṣe pataki fun awọn dokita ọjọ iwaju lati fun awọn oogun ti o ṣe deede si ara rẹ. Lakoko ti awọn kọnputa ibile ti ṣe awọn ilọsiwaju ni yiyan idiyele DNA ni imunadoko, microbiome ti kọja arọwọto wọn — ṣugbọn kii ṣe bẹ fun awọn kọnputa kuatomu ọjọ iwaju.

Awọn kọnputa kuatomu yoo tun gba Big Pharma laaye lati ṣe asọtẹlẹ dara julọ bii awọn ohun elo oriṣiriṣi ṣe ṣe pẹlu awọn oogun wọn, nitorinaa yiyara idagbasoke elegbogi ni pataki ati idinku awọn idiyele.

Ṣawari aye. Awọn ẹrọ imutobi aaye ti ode oni (ati ni ọla) n gba iye nla ti data aworan iwora ni ọjọ kọọkan ti o tọpa awọn gbigbe ti awọn miliọnu awọn irawọ, awọn irawọ, awọn aye-aye, ati awọn asteroids. Ibanujẹ, eyi jẹ data ti o pọ ju fun awọn kọnputa supercomputers ode oni lati ṣaja lati ṣe awọn iwadii ti o nilari ni ipilẹ igbagbogbo. Ṣugbọn pẹlu kọnputa kuatomu ogbo ti o darapọ pẹlu ikẹkọ ẹrọ, gbogbo data yii le ni ilọsiwaju nikẹhin daradara, ṣiṣi ilẹkun si wiwa awọn ọgọọgọrun si ẹgbẹẹgbẹrun awọn aye aye tuntun lojoojumọ nipasẹ awọn ibẹrẹ-2030s.

Awọn imọ-jinlẹ ipilẹ. Gẹgẹbi awọn aaye ti o wa loke, agbara iširo aise ti awọn kọnputa kuatomu mu ṣiṣẹ yoo gba awọn onimọ-jinlẹ ati awọn onimọ-ẹrọ laaye lati ṣe agbekalẹ awọn kemikali ati awọn ohun elo tuntun, ati awọn ẹrọ iṣẹ ṣiṣe ti o dara julọ ati, dajudaju, awọn nkan isere Keresimesi tutu.

Ẹrọ ẹrọ. Lilo awọn kọnputa ibile, awọn algoridimu ikẹkọ ẹrọ nilo iye omiran ti curated ati awọn apẹẹrẹ aami (data nla) lati kọ ẹkọ awọn ọgbọn tuntun. Pẹlu iširo kuatomu, sọfitiwia ikẹkọ ẹrọ le bẹrẹ lati ni imọ siwaju sii bii eniyan, nipa eyiti wọn le gba awọn ọgbọn tuntun nipa lilo data ti o dinku, data messier, nigbagbogbo pẹlu awọn ilana diẹ.

Ohun elo yii tun jẹ koko-ọrọ ti idunnu laarin awọn oniwadi ni aaye itetisi atọwọda (AI), nitori pe agbara ẹkọ ti ara ẹni ti o ni ilọsiwaju le mu ilọsiwaju pọ si ni iwadii AI nipasẹ awọn ewadun. Diẹ sii lori eyi ni Ọjọ iwaju ti jara oye Ọgbọn Artificial.

ìsekóòdù. Ibanujẹ, eyi ni ohun elo ti o ni ọpọlọpọ awọn oniwadi ati awọn ile-iṣẹ itetisi aifọkanbalẹ. Gbogbo awọn iṣẹ fifi ẹnọ kọ nkan lọwọlọwọ da lori ṣiṣẹda awọn ọrọ igbaniwọle ti yoo gba supercomputer ode oni ẹgbẹẹgbẹrun ọdun lati kiraki; awọn kọnputa kuatomu le ni imọ-jinlẹ ripi nipasẹ awọn bọtini fifi ẹnọ kọ nkan wọnyi labẹ wakati kan.

Ile-ifowopamọ, ibaraẹnisọrọ, awọn iṣẹ aabo orilẹ-ede, intanẹẹti funrararẹ da lori fifi ẹnọ kọ nkan ti o gbẹkẹle lati ṣiṣẹ. (Oh, ki o gbagbe nipa bitcoin naa, ti a fun ni igbẹkẹle ipilẹ rẹ lori fifi ẹnọ kọ nkan.) Ti awọn kọnputa kuatomu wọnyi ba ṣiṣẹ bi ipolowo, gbogbo awọn ile-iṣẹ wọnyi yoo wa ninu eewu, ni ewu ti o buru julọ ti gbogbo eto-ọrọ agbaye titi ti a fi kọ fifi ẹnọ kọ nkan pamọ lati tọju. iyara.

Itumọ ede akoko gidi. Lati pari ipin yii ati jara yii lori akọsilẹ aapọn ti o dinku, awọn kọnputa kuatomu yoo tun jẹ ki pipe-pipe, itumọ ede akoko gidi laarin awọn ede meji eyikeyi, boya lori iwiregbe Skype tabi nipasẹ lilo ohun afetigbọ tabi fifi sinu eti rẹ .

Ni ọdun 20, ede kii yoo jẹ idena si iṣowo ati awọn ibaraẹnisọrọ lojoojumọ. Fun apẹẹrẹ, eniyan ti o sọ Gẹẹsi nikan le ni igboya wọ awọn ibatan iṣowo pẹlu awọn alabaṣiṣẹpọ ni awọn orilẹ-ede ajeji nibiti awọn burandi Gẹẹsi yoo ti kuna bibẹẹkọ lati wọ, ati nigbati o ṣabẹwo si awọn orilẹ-ede ajeji, eniyan yii le paapaa ṣubu ni ifẹ pẹlu ẹnikan kan ti o nikan ṣẹlẹ lati sọ Cantonese.

Future of Computers jara

Awọn atọkun olumulo nyoju lati tun ṣe alaye ẹda eniyan: Ọjọ iwaju ti awọn kọnputa P1

Ọjọ iwaju ti idagbasoke sọfitiwia: Ọjọ iwaju ti awọn kọnputa P2

Iyika ibi ipamọ oni-nọmba: Ọjọ iwaju ti Awọn kọnputa P3

Ofin Moore ti n parẹ lati tan atunyẹwo ipilẹ ti microchips: Ọjọ iwaju ti Awọn kọnputa P4

Awọsanma iširo di decentralized: Future of Computers P5

Kini idi ti awọn orilẹ-ede n ti njijadu lati kọ awọn supercomputers ti o tobi julọ? Ojo iwaju ti Awọn kọmputa P6