Een van die groot wetenskaplike uitdagings van ons tyd was die wedloop om die eerste nuttige kwantumrekenaar te bou. Dit behels duisende fisici en ingenieurs. IBM, Google, Alibaba, Microsoft en Intel ontwikkel hul konsepte. Hoe sal 'n kragtige rekenaartoestel ons wêreld verander, en hoekom is dit so belangrik?
Stel jou vir 'n oomblik voor: 'n volwaardige kwantumrekenaar is geskep. Dit het 'n bekende en natuurlike element van ons lewens geword. Nou praat hulle oor klassieke berekeninge net op skool, in geskiedenislesse. Iewers diep in koue kelders werk kragtige masjiene qubits om KI-aangedrewe robotte aan die gang te hou. Hulle doen al die gevaarlike en eenvoudig eentonige dinge. As jy deur die park stap, kyk jy rond en sien allerhande robotte. Menslike wesens loop met honde, verkoop roomys, herstel elektriese bedrading, vee die gebied uit. Sommige modelle vervang troeteldiere.
Ons het die geleentheid gekry om al die geheime van die heelal te openbaar en in onsself te kyk. Medisyne het 'n nuwe vlak bereik - innoverende middels word elke week ontwikkel. Ons kan voorspel en bepaal waar skaars hulpbronne soos gas en olie geleë is. Die probleem van aardverwarming is opgelos, energiebesparingsmetodes is geoptimaliseer, daar is nie meer verkeersknope in stede nie. ’n Kwantumrekenaar beheer nie net alle robotvoertuie nie, maar verseker ook vrye beweging: dit monitor die situasie op die paaie, korrigeer roetes en neem beheer van bestuurders oor indien nodig. Dit is hoe 'n kwantumtydperk kan lyk.
kwantumgoudstormloop
Die vooruitsigte vir toepassing is ongelooflik, so beleggings in kwantumontwikkelings groei elke jaar. Die wêreldwye kwantumrekenaarmark is in 81,6 op $2018 miljoen gewaardeer. Market.us-spesialiste stel voor dat dit teen 2026 381,6 miljoen Amerikaanse dollar sal bereik. Dit wil sê, dit sal van 21,26 tot 2019 met gemiddeld 2026% per jaar toeneem.
Hierdie groei word aangedryf deur die toenemende gebruik van kwantumkriptografie in sekuriteitstoepassings en aangedryf deur beleggings van belanghebbendes in die kwantumrekenaarmark. Teen die begin van vanjaar, volgens 'n ontleding deur die wetenskaplike tydskrif Nature, het private beleggers minstens 52 kwantumtegnologiemaatskappye regoor die wêreld gefinansier. Groot rolspelers soos IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel, D-Wave Systems sukkel om 'n prakties toepaslike kwantumrekenaar te skep.
Ja, solank die kontant wat elke jaar na hierdie gebied vloei 'n klein koste verteenwoordig (ter vergelyking: in 2018 het beleggings in KI $9,3 miljard beloop). Maar hierdie getalle is betekenisvol vir 'n onvolwasse bedryf wat nog nie met prestasie-aanwysers spog nie.
Oplossing van kwantumprobleme
Jy moet verstaan dat die tegnologie vandag nog in sy kinderskoene is. Dit was moontlik om slegs prototipes van kwantummasjiene, enkele eksperimentele stelsels te skep. Hulle is in staat om vaste algoritmes van lae kompleksiteit uit te voer. Die eerste 2-kwbit-rekenaar is in 1998 geskep, en dit het die mensdom 21 jaar geneem om die toestelle op die regte vlak te bring, die sogenaamde "kwantum-meerderwaardigheid". Die term is geskep deur Caltech professor John Preskill. En dit beteken die vermoë van kwantumtoestelle om probleme vinniger op te los as die kragtigste klassieke rekenaars.
'n Deurbraak op hierdie gebied is gemaak deur die Kaliforniese maatskappy Google. In September 2019 het die korporasie beweer dat hul 53-qubit Sycamore-toestel 'n berekening in 200 sekondes voltooi het wat 'n moderne superrekenaar 10 000 jaar sou neem om te voltooi. Die verklaring het baie opspraak veroorsaak. IBM het kategories nie met sulke berekeninge saamgestem nie. In 'n blogpos het die maatskappy geskryf hul Summit-superrekenaar kan so 'n taak binne 2,5 dae hanteer. En al wat hiervoor nodig is, is om die kapasiteit van skyfberging te verhoog. Alhoewel die verskil in werklikheid nie so groot was nie, was Google inderdaad die eerste wat "kwantum-oorheersing" behaal het. En dit is 'n belangrike mylpaal in rekenaarnavorsing. Maar nie meer nie. Die prestasie van Sycamore is bloot demonstratief. Dit het geen praktiese toepassing nie en is nutteloos om werklike probleme op te los.
Die grootste probleem is die hardeware. As tradisionele berekeningsbisse 'n waarde van 0 of 1 het, kan kwantumbits in die vreemde kwantumwêreld gelyktydig in beide toestande wees. Hierdie eienskap word superposisie genoem. Qubits is soos tolle: hulle draai gelyktydig kloksgewys en antikloksgewys, en beweeg op en af. As jy dit verwarrend vind, is jy in goeie geselskap. Richard Feynman het eenkeer gesê: "As jy dink jy verstaan kwantummeganika, verstaan jy dit nie." Gewaagde woorde van die man wat die Nobelprys vir ... kwantummeganika gewen het.
Dus, qubits is uiters onstabiel en onderhewig aan eksterne invloede. 'n Motor wat onder die vensters van die laboratorium verbygaan, die interne geraas van die verkoelingstelsel, 'n verbygaande kosmiese deeltjie - enige ewekansige inmenging, enige interaksie ontwrig hul sinchronisme en hulle ontbind. Dit is nadelig vir rekenaars.
Die sleutelvraag vir die ontwikkeling van kwantumrekenaars is watter van die vele hardeware-oplossings wat bestudeer is die stabiliteit van qubits sal verseker. Wie ook al die probleem van die verbreking van samehang oplos en kwantumrekenaars so algemeen soos grafiese verwerkers maak, sal die Nobelprys wen en die rykste persoon in die wêreld word.
Pad na kommersialisering
In 2011 het die Kanadese maatskappy D-Wave Systems Inc. was die eerste wat kwantumrekenaars verkoop het, hoewel hul bruikbaarheid beperk is tot sekere wiskundige probleme. En in die komende maande sal miljoene ontwikkelaars kwantumverwerkers deur die wolk kan begin gebruik – IBM beloof om toegang tot sy 53-kwbit-toestel te verskaf. Tot dusver, as deel van 'n program genaamd Q Network, het 20 maatskappye so 'n voorreg ontvang. Onder hulle is die tegnologievervaardiger Samsung Electronics, die motorvervaardigers Honda Motor en Daimler, die chemiese maatskappye JSR en Nagase, die banke JPMorgan Chase & Co. en Barclays.
Die meeste maatskappye wat vandag met kwantumrekenaarkunde eksperimenteer, sien dit as 'n integrale deel van die toekoms. Nou is hul hoofmissie om uit te vind wat in kwantumrekenaars werk en wat nie. En wees gereed om die eerste te wees om die tegnologie aan die besigheid bekend te stel wanneer dit gereed is.
vervoerorganisasies. Volkswagen ontwikkel saam met D-Wave ’n kwantumtoepassing – ’n verkeersbestuurstelsel. Die nuwe program sal openbare vervoerorganisasies en taximaatskappye in groot stede in staat stel om hul vloot doeltreffender te gebruik en passasierswagtye tot die minimum te beperk.
Energie sektor. ExxonMobil en IBM bevorder die gebruik van kwantumrekenaars in die energiesektor. Hulle fokus op die ontwikkeling van 'n reeks nuwe energietegnologieë, die verbetering van energiedoeltreffendheid en die vermindering van kweekhuisgasvrystellings. Die omvang en kompleksiteit van die uitdagings wat die energiesektor in die gesig staar, is buite die bestek van vandag se tradisionele rekenaars en is goed geskik vir kwantumtoetsing.
farmaseutiese maatskappye. Accenture Labs het 'n vennootskap aangegaan met 1QBit, 'n kwantumsagtewaremaatskappy. In net 2 maande het hulle van navorsing na bewys van konsep gegaan, 'n toepassing wat komplekse molekulêre interaksies op atoomvlak simuleer. Die krag van kwantumrekenaars het dit moontlik gemaak om groter molekules te ontleed. Wat sal dit aan die samelewing gee? Innoverende middels met die minste newe-effekte.
Finansiële sektor. Tegnologieë gebaseer op die beginsels van kwantumteorie lok toenemend die belangstelling van banke. Hulle stel daarin belang om transaksies, transaksies en ander soorte data so vinnig moontlik te verwerk. Barclays en JP Morgan Chase (met IBM) en NatWest (met Fujitsu) eksperimenteer reeds met persoonlike sagteware-ontwikkeling.
Die aanvaarding deur sulke groot korporasies en die opkoms van ondernemende kwantumpioniers spreek boekdele oor die kommersiële lewensvatbaarheid van die kwantum. Ons sien reeds hoe kwantumberekening toegepas word op werklike probleme, van die verbetering van energiedoeltreffendheid tot die optimalisering van voertuigroetes. En wat belangrik is, die waarde van tegnologie sal groei soos dit ontwikkel.
Bron: will.com