Dövrümüzün əsas elmi problemlərindən biri ilk faydalı kvant kompüterinin yaradılması yarışına çevrildi. Burada minlərlə fizik və mühəndis iştirak edir. IBM, Google, Alibaba, Microsoft və Intel öz konsepsiyalarını inkişaf etdirir. Güclü hesablama cihazı dünyamızı necə dəyişəcək və bu niyə bu qədər vacibdir?
Bir anlıq təsəvvür edin: tam hüquqlu kvant kompüteri yaradılıb. Bu, həyatımızın tanış və təbii elementinə çevrildi. Klassik hesablamalardan indi ancaq məktəbdə, tarix dərslərində danışılır. Soyuq zirzəmilərin dərinliklərində, güclü maşınlar süni intellektli robotları gücləndirmək üçün kubitlərdə işləyir. Bütün təhlükəli və sadəcə olaraq monoton vəzifələri yerinə yetirirlər. Parkda gəzərkən ətrafa baxırsan və hər cür robotları görürsən. İnsanabənzər məxluqlar itləri gəzdirir, dondurma satır, elektrik naqillərini təmir edir və ərazini süpürür. Bəzi modellər ev heyvanlarını əvəz edir.
Kainatın bütün sirlərini açmaq və öz içimizə baxmaq fürsəti əldə etdik. Tibb yeni səviyyəyə çatıb - hər həftə innovativ dərmanlar hazırlanır. Qaz və neft kimi qıt resursların harada yerləşdiyini proqnozlaşdırıb müəyyən edə bilərik. Qlobal istiləşmə problemi həll olunub, enerjiyə qənaət üsulları optimallaşdırılıb, şəhərlərdə tıxaclar artıq yoxdur. Kvant kompüteri nəinki bütün robot avtomobilləri idarə edir, həm də sərbəst hərəkəti təmin edir: o, yollardakı vəziyyətə nəzarət edir, marşrutları tənzimləyir və lazım gəldikdə nəzarəti sürücülərdən alır. Kvant dövrü belə görünə bilər.
Quantum Gold Rh
Tətbiq perspektivləri heyrətamizdir, buna görə də kvant inkişaflarına investisiyalar hər il artır. Qlobal kvant hesablama bazarı 81,6-ci ildə 2018 milyon dollar dəyərində qiymətləndirilib. Market.us ekspertləri 2026-cı ilə qədər onun 381,6 milyon dollara çatacağını təxmin edirlər. Yəni 21,26-cu ildən 2019-cı ilə qədər ildə orta hesabla 2026% artacaq.
Bu artım təhlükəsizlik proqramlarında kvant kriptoqrafiyasının artan istifadəsi və kvant hesablama bazarının maraqlı tərəflərinin investisiyaları ilə təkan verir. Nature elmi jurnalının təhlilinə görə, bu ilin əvvəlinə özəl investorlar dünya üzrə ən azı 52 kvant texnologiyası şirkətini maliyyələşdiriblər. IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel və D-Wave Systems kimi əsas oyunçular praktiki olaraq tətbiq oluna bilən kvant kompüteri yaratmaq üçün mübarizə aparırlar.
Bəli, hər il bu sahəyə axan pul kiçik bir xərci təmsil etdiyi müddətcə (2018-ci ildə 9,3 milyard dollar AI investisiyası ilə müqayisədə). Lakin bu rəqəmlər hələ performans göstəriciləri ilə öyünməyən, yetişməmiş sənaye üçün əhəmiyyətlidir.
Kvant problemlərinin həlli
Siz başa düşməlisiniz ki, bu gün texnologiya hələ başlanğıc mərhələsindədir. Yalnız kvant maşınlarının və tək eksperimental sistemlərin prototiplərini yaratmaq mümkün idi. Onlar aşağı mürəkkəblikdə sabit alqoritmləri icra etməyə qadirdirlər. İlk 2 kubitlik kompüter 1998-ci ildə yaradılmışdır və bəşəriyyətə cihazları lazımi səviyyəyə, sözdə “kvant üstünlüyü”nə çatdırmaq üçün 21 il çəkdi. Bu termini Caltech professoru Con Preskill təklif etmişdir. Və bu, kvant cihazlarının problemləri ən güclü klassik kompüterlərdən daha sürətli həll etmək qabiliyyəti deməkdir.
Bu sahədə sıçrayışı Kaliforniyanın Google şirkəti edib. 2019-cu ilin sentyabr ayında korporasiya 53 kubitlik Sycamore cihazının ən müasir superkompüterin 200 il çəkəcək hesablamasını 10 saniyəyə tamamladığını elan etdi. Açıqlama böyük müzakirələrə səbəb olub. IBM bu cür hesablamalarla qəti şəkildə razılaşmır. Şirkət öz bloqunda yazıb ki, özünün Summit superkompüteri 000 gün ərzində bu işin öhdəsindən gələcək. Və lazım olan hər şey disk saxlama qabiliyyətini artırmaqdır. Əslində fərq o qədər də böyük olmasa da, Google həqiqətən də “kvant üstünlüyünə” nail olan ilk şirkət oldu. Və bu, kompüter tədqiqatında mühüm mərhələdir. Amma daha heç nə. Sycamore-nin işi sırf nümayiş məqsədi daşıyır. Onun praktik tətbiqi yoxdur və real problemlərin həlli üçün yararsızdır.
Əsas problem hardware ilə bağlıdır. Ənənəvi hesablama bitlərinin 0 və ya 1 dəyəri olsa da, qəribə kvant dünyasında qubitlər eyni anda hər iki vəziyyətdə ola bilər. Bu xüsusiyyət superpozisiya adlanır. Qubitlər fırlanan zirvələrə bənzəyir: həm saat əqrəbi istiqamətində, həm də saat əqrəbinin əksinə fırlanır, yuxarı və aşağı hərəkət edir. Əgər bunu çaşqın hesab edirsinizsə, deməli siz əla şirkətdəsiniz. Richard Feynman bir dəfə demişdi: “Əgər siz kvant mexanikasını başa düşdüyünüzə inanırsınızsa, onu başa düşmürsünüz”. Kvant mexanikasına görə Nobel mükafatı alan adamdan cəsarətli sözlər.
Beləliklə, qubitlər son dərəcə qeyri-sabitdir və xarici təsirlərə məruz qalır. Laboratoriya pəncərələrinin altından keçən avtomobil, soyutma sisteminin daxili səs-küyü, uçan kosmik hissəcik - istənilən təsadüfi müdaxilə, hər hansı qarşılıqlı təsir onların sinxronluğunu pozur və onlar koordinasiyanı pozur. Bu hesablama üçün zərərlidir.
Kvant hesablamasının inkişafı üçün əsas sual, tədqiq edilmiş bir çox proqramdan hansı aparat həllinin kubitlərin sabitliyini təmin edəcəyidir. Kim koherens problemini həll edər və kvant kompüterlərini GPU kimi adi hala gətirərsə, Nobel mükafatını qazanacaq və dünyanın ən zəngin insanı olacaq.
Kommersiyalaşmaya gedən yol
2011-ci ildə Kanada şirkəti D-Wave Systems Inc. ilk dəfə kvant kompüterlərini satdı, baxmayaraq ki, onların faydalılığı müəyyən riyazi məsələlərlə məhdudlaşır. Və yaxın aylarda milyonlarla tərtibatçı bulud vasitəsilə kvant prosessorlarından istifadə etməyə başlaya biləcək - IBM 53 kubitlik cihazına girişi təmin etməyi vəd edir. İndiyədək 20 şirkət Q Network adlı proqram çərçivəsində bu imtiyazı əldə edib. Onların arasında avadanlıq istehsalçısı Samsung Electronics, avtomobil istehsalçıları Honda Motor və Daimler, kimya şirkətləri JSR və Nagase, banklar JPMorgan Chase & Co. və Barclays.
Bu gün kvant hesablamaları ilə təcrübə keçirən şirkətlərin əksəriyyəti onu gələcəyin ayrılmaz hissəsi kimi görür. İndi onların əsas missiyası kvant hesablamasında nəyin işlədiyini və nəyin olmadığını öyrənməkdir. Və texnologiya hazır olduqda biznesə ilk təqdim etməyə hazır olun.
Nəqliyyat təşkilatları. “Volkswagen” şirkəti “D-Wave” şirkəti ilə birlikdə kvant tətbiqi – yol hərəkətinə nəzarət sistemi hazırlayır. Yeni proqram iri şəhərlərdə ictimai nəqliyyat təşkilatlarına və taksi şirkətlərinə öz parklarından daha səmərəli istifadə etməyə və sərnişinlərin gözləmə vaxtını minimuma endirməyə imkan verəcək.
Enerji sektoru. ExxonMobil və IBM enerji sektorunda kvant hesablamalarından istifadəni təşviq edirlər. Onlar bir sıra yeni enerji texnologiyalarının işlənib hazırlanmasına, enerji səmərəliliyinin artırılmasına və istixana qazı emissiyalarının azaldılmasına yönəlib. Enerji sektorunun üzləşdiyi problemlərin miqyası və mürəkkəbliyi bugünkü ənənəvi kompüterlərin əhatə dairəsindən kənardadır və kvant kompüterlərində sınaqdan keçirmək üçün çox uyğundur.
Əczaçılıq şirkətləri. Accenture Labs kvant proqram təminatı şirkəti 1QBit ilə əməkdaşlıq edir. Cəmi 2 ay ərzində onlar atom səviyyələrində mürəkkəb molekulyar qarşılıqlı təsirləri modelləşdirmək üçün tətbiqdən istifadə edərək tədqiqatdan konsepsiyanın sübutuna keçdilər. Kvant hesablamasının gücü sayəsində indi daha böyük molekulları analiz etmək mümkündür. Bu cəmiyyətə nə verəcək? Ən az yan təsirləri olan yenilikçi dərmanlar.
Maliyyə sektoru. Kvant nəzəriyyəsi prinsiplərinə əsaslanan texnologiyalar getdikcə bankların marağına səbəb olur. Onlar əməliyyatları, ticarətləri və digər məlumat növlərini mümkün qədər tez emal etməkdə maraqlıdırlar. Barclays və JP Morgan Chase (IBM ilə), eləcə də NatWest (Fujitsu ilə) artıq ixtisaslaşdırılmış proqram təminatının hazırlanması üzrə təcrübələrini aparırlar.
Bu cür böyük korporasiyalar tərəfindən qəbul edilməsi və təşəbbüskar kvant qabaqcıllarının ortaya çıxması kvantın kommersiya qabiliyyətli olması haqqında çox şey deyir. Biz artıq kvant hesablamalarının enerji səmərəliliyinin artırılmasından tutmuş nəqliyyat vasitələrinin marşrutlarının optimallaşdırılmasına qədər real dünya problemlərinə tətbiq edildiyini görürük. Ən əsası isə texnologiyanın dəyəri inkişaf etdikcə artacaq.
Mənbə: www.habr.com