Bizim zamanımızın əsas elmi problemi ilk istifadəyə yararlı kvant kompüterinin yaradılması yarışıdır. Bu yarışda minlərlə fizik və mühəndis iştirak edir. IBM, Google, Alibaba, Microsoft və Intel öz konsepsiyalarını inkişaf etdirir. Güclü hesablama cihazı dünyamızı necə dəyişəcək və bunun əhəmiyyəti nədədir?
Bir anlıq təsəvvür edin: tam funksional kvant kompüteri yaradılıb. O, həyatımızın adi və təbii bir elementi halına gəlib. Klassik hesablamalardan yalnız məktəbdə, tarix dərslərində söhbət açılır. Haradasa, soyuq zirzəmilərdə güclü maşınlar kubitlərlə işləyir ki, robotların, süni intellektlə təchiz edilənlərin fəaliyyətini dəstəkləsin. Onlar bütün təhlükəli və sadəcə monoton işləri həyata keçirirlər. Parkda gəzərkən ətrafa baxırsınız və müxtəlif robotları görürsünüz. İnsanabənzər varlıqlar itləri gəzdirir, dondurma satır, elektrik naqillərini təmir edir, ərazini süpürür. Bəzi modellər ev heyvanlarının yerini tutur.
Bizim bütün Kainatın sirlərini açmaq və özümüzün dərinliklərinə baxmaq imkanımız var. Tibb yeni bir səviyyəyə yüksəldi - inqilabi dərman preparatları hər həftə hazırlanır. Biz zəif resursların, məsələn, qaz və neftin harada olduğunu proqnozlaşdıra və müəyyən edə bilərik. Qlobal istiləşmə problemi həll edilir, enerji qoruma metodları optimallaşdırılır, şəhərlərdə daha tıxac yoxdur. Kvant kompüteri yalnız bütün robotlaşdırılmış maşınlara nəzarət etmir, həm də sərbəst hərəkəti təmin edir: yollardakı vəziyyəti izləyir, marşrutları düzəldir və lazım gəldikdə sürücülərin idarəetməsini ələ keçirir. Kvant əsri belə görünə bilər.
Kvant qızıl axtarışları
Tətbiq perspektivləri təsəvvürü heyran edir, buna görə kvant inkişaflarına olan investisiyalar hər il artır. 2018-ci ildə qlobal kvant hesablamaları bazarı 81,6 milyon ABŞ dolları dəyərində qiymətləndirilib. Market.us mütəxəssisləri 2026-cı ilə qədər bu bazarın 381,6 milyon ABŞ dollarına çatacağını gözləyirlər. Yəni 2019-dan 2026-cı ilədək illik orta artım 21,26% təşkil edəcək.
Bu artım, kvant kriptografiyasının təhlükəsizlik tətbiqlərində artan istifadəsi və kvant hesablamaları bazarının iştirakçılarının yatırımları ilə stimullaşdırılır. Bu ilin əvvəlinə olan məlumatlara görə, Nature elmi jurnalının təhlilinə əsasən, xüsusi investorlar dünya üzrə kvant texnologiyaları üzrə ən azı 52 şirkəti maliyyələşdiriblər. Praktiki tətbiq oluna bilən kvant kompüteri yaratmaq üzərində IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel, D-Wave Systems kimi iri oyunçular çalışır.
Bəli, hələ ki, bu sahəyə illik gələn maliyyə vəsaitləri kiçik xərclərdir (müqayisə üçün: 2018-ci ildə süni intellektə qoyulan investisiyalar 9,3 milyard ABŞ dolları təşkil etmişdir). Lakin bu rəqəmlər hələ işgüzar effektivliyi sübut edə bilməyən bir inkişaf etməkdə olan sektor üçün əhəmiyyətlidir.
Kvant problemlərinin həlli
Anlamaq lazımdır ki, bu gün texnologiya hələ də ilkin mərhələdədir. Yalnız kvant maşınlarının prototipləri, tək-tək eksperimental sistemlər yaradılıb. Onlar kiçik çətinlikli sabit alqoritmləri icra edə bilirlər. İlk 2-kubitli kompüter 1998-ci ildə yaradılıb və insanlığın bu cihazları "kvant üstünlüyü" adlanan uyğun səviyyəyə çatdırması 21 il çəkib. Bu termin Kaliforniya Texnologiya İnstitutundan professor Con Preskill tərəfindən təqdim edilib. O, kvant cihazlarının ən güclü klassik kompüterlərdən daha sürətli problemləri həll etmək bacarığını ifadə edir.
Bu sahədə inqilabı Kaliforniya şirkəti Google etdi. Sentyabr 2019-da korporasiya bildirdi ki, onların 53-qubitli Sycamore cihazı 200 saniyə ərzində, ən müasir superkompüterin 10,000 il çəkəcəyi hesablamanı yerinə yetirib. Bu bəyanat çox müzakirələrə səbəb oldu. IBM bu hesablamalarla qətiyyən razılaşmadı. Şirkət bloqunda yazdı ki, onların Summit superkompüteri belə bir tapşırığı 2.5 gündə yerinə yetirəcək. Bunu etmək üçün lazım olan yeganə şey saxlama tutumunu artırmaqdır. Həqiqətdə fərq o qədər də böyük olmadı, amma Google gerçəkdən ilk olaraq "kvant üstünlüyü" əldə etdi. Bu, kompüter araşdırmalarında əhəmiyyətli bir mərhələdir, lakin bununla kifayətlənmək lazım deyil. Sycamore-un uğuru yalnız nümayiş xarakteri daşıyır. Onun praktik istifadəsi yoxdur və real problemlərin həlli üçün faydasızdır.
Əsas problem avadanlıqdır. Əgər ənənəvi hesablama bitləri 0 və ya 1 dəyərinə sahibdirsə, kvant dünyasında qubitlər eyni anda hər iki vəziyyətdə ola bilər. Bu xüsusiyyət superpozisiya adlanır. Qubitlər, tərpənən yulelərin üzərinə oxşayır: eyni anda həm saat istiqamətində, həm də əks istiqamətdə dövr edirlər, yuxarıda və aşağıda hərəkət edirlər. Əgər bunu qarışıq hesab edirsinizsə, yaxşı bir cəmiyyət vəd edirsiniz. Richard Feynman bir dəfə dedi: "Əgər kvant mexanikasını başa düşdüyünüzü düşünürsünüzsə, deməli başa düşmürsünüz." Bu, kvant mexanikasına görə Nobel mükafatı alan bir adamdan cəsarətli sözlərdir.
Beləliklə, qubitlər son dərəcə qeyri-sabitdir və xarici təsirlərə məruz qalır. Laboratoriyanın pəncərələri altında keçən avtomobil, soyutma sisteminin daxili səsi, keçən kosmik hissəcik — hər təsadüfi müdaxilə, hər bir qarşılıqlı əlaqə onların sinxronluğunu pozur və dekohere olur. Bu, hesablamalar üçün ölümcül bir nəticədir.
Kvant hesablama inkişafı üçün əsas sual, araşdırma olunan bir çox aparat həllindən hansının qubitlərin sabitliyini təmin edəcəyidir. Kogerenlik pozulması problemini həll edən və kvant kompüterlərini qrafik prosessorlar qədər yaygın edən şəxs Nobel mükafatını qazanacaq və dünyanın ən zəngin adamı olacaq.
Ticarətə gətirilme prosesi
2011-ci ildə Kanada şirkəti D-Wave Systems Inc. ilk olaraq kvant komputerlərini satışa çıxartdı, baxmayaraq ki, bunların istifadəsi müəyyən riyazi məsələlərlə məhdudlaşır. Lakin yaxın aylarda milyonlarla proqramçı kvant prosessorlarını bulud üzərindən istifadə etməyə başlayacaq - IBM öz 53-qubitli cihazına giriş imkanı təqdim edəcəyini vəd edir. Hələlik Q Network adlı proqram çərçivəsində bu üstünlüyü 20 şirkət əldə edib. Onlar arasında texnika istehsalçısı Samsung Electronics, avtomobil istehsalçıları Honda Motor və Daimler, kimya şirkətləri JSR və Nagase, JPMorgan Chase & Co. və Barclays bankları var.
Bu gün kvant hesablamaları ilə eksperiment aparan əksər şirkətlər bunu gələcəyin ayrılmaz tərkib hissəsi kimi görür. İndiki missiyaları - kvant hesablamalarında nələrin işlədiyini və nələrin işləmədiyini anlamaqdır. Və texnologiya hazır olanda onu biznesdə ilk tətbiq etməyə hazır olmaqdır.
Nəqliyyat təşkilatları. Volkswagen D-Wave şirkəti ilə birgə kvant tətbiqi - yol trafikinin idarə olunması sistemini inkişaf etdirir. Yeni proqram iri şəhərlərdə ictimai nəqliyyat təşkilatlarına və taksi şirkətlərinə avtomobil parkını daha səmərəli istifadəyə vermək və sərnişinlərin gözləmə müddətini minimuma endirmək imkanı verəcək.
Enerji sektoru. ExxonMobil və IBM kvant hesablamalarının enerji sektorunda tətbiqini irəlilətməyə çalışırlar. Onlar bir sıra yeni enerji texnologiyalarının inkişafı, enerji effektivliyinin artırılması və istixana qazlarının emissiyasının azalmasına yönəliblər. Enerji sektorunun üzləşdiyi tapşırıqların miqyası və mürəkkəbliyi müasir ənənəvi kompüterlərdən kənara çıxır və kvant testləri üçün yaxşı uyğun gəlir.
Farmasevtika şirkətləri. Accenture Labs 1QBit kvant proqram təminatı inkişaf etdirən şirkətlə əməkdaşlıq edir. Cəmi 2 ay ərzində araşdırmadan konseptin təsdiqinə keçiblər - atom səviyyələrində mürəkkəb molekulyar qarşılıqlı təsirləri modelləşdirmə tətbiqinin istifadəsi. Kvant hesablamalarının gücü sayəsində daha iri molekulların analiz edilməsi imkanı yaranıb. Bu cəmiyyətə nə verəcək? Minimum yan təsirlərlə innovativ preparatlar.
Maliyyə sektoru. Kvanth nəzəriyyəsi prinsiplərinə əsaslanan texnologiyaların daha çox bankların diqqətini cəlb etdiyini görürük. Banklar, tranzaksiya, müqavilə və digər məlumat növlərini mümkün qədər tez emal etmək istəyirlər. Barclays və JP Morgan Chase (IBM ilə), eyni zamanda NatWest (Fujitsu ilə) artıq ixtisaslaşdırılmış proqram təminatını inkişaf etdirmək üçün eksperimentlər aparırlar.
Belə iri korporasiyaların qəbul etməsi və girişimçi kvanth pionerlərinin ortaya çıxması, kvantın kommersiya əlverişliliyinin olduğunu göstərir. Artıq kvant hesablama texnologiyalarının real dünya üzrə vəzifələr üçün tətbiq edildiyini — enerji effektivliyinin artırılmasından tutmuş avtomobil nəqliyyatının marşrutlarının optimallaşdırılmasına qədər — görürük. Və əhəmiyyətli olan, texnologiyanın dəyəri inkişaf etdikcə artacaq.
Mənbə: habr.com
