Gure garaiko erronka zientifiko nagusietako bat lehen ordenagailu kuantiko erabilgarria sortzeko lasterketa bihurtu da. Milaka fisikari eta ingeniarik parte hartzen dute bertan. IBM, Google, Alibaba, Microsoft eta Intel beren kontzeptuak garatzen ari dira. Nola aldatuko du gailu informatiko indartsu batek gure mundua, eta zergatik da hain garrantzitsua?
Imajinatu une batez: erabateko ordenagailu kuantiko bat sortu da. Gure bizitzako elementu ezagun eta naturala bihurtu da. Kalkulu klasikoei buruz orain eskolan bakarrik hitz egiten da, historiako ikasgaietan. Soto hotzetan sakonean, makina indartsuek qubitetan funtzionatzen dute artifizialki adimendun robotak elikatzeko. Lan arriskutsu eta monotono guztiak egiten dituzte. Parkean zehar ibiliz, ingurura begiratu eta era guztietako robotak ikusten dituzu. Izaki humanoideek txakurrak ibiltzen dituzte, izozkiak saltzen dituzte, kable elektrikoa konpontzen dute eta ingurua miatzen dute. Modelo batzuek maskotak ordezkatzen dituzte.
Unibertsoaren sekretu guztiak agerian jartzeko eta geure barrura begiratzeko aukera izan dugu. Medikuntza maila berri batera iritsi da - astero sendagai berritzaileak garatzen ari dira. Gasa eta petrolioa bezalako baliabide urriak non dauden aurreikusi eta zehaztu dezakegu. Berotze globalaren arazoa konpondu da, energia aurrezteko metodoak optimizatu dira eta hirietan ez dago auto-ilarak gehiago. Ordenagailu kuantikoak auto robot guztiak kontrolatzeaz gain, mugimendu askea ere bermatzen du: errepideetako egoera kontrolatzen du, ibilbideak doitzen ditu eta behar izanez gero gidarien kontrola hartzen du. Hauxe izan daiteke adin kuantikoa.
Urrezko Presa Kuantikoa
Aplikazio-aukerak harrigarriak dira, horregatik garapen kuantikoetan inbertsioak hazten ari dira urtero. Konputazio kuantikoko merkatu globalak 81,6 milioi dolar balio zuen 2018an. Market.us-eko adituek kalkulatzen dute 2026rako 381,6 milioi dolarretara iritsiko dela. Hau da, 21,26tik 2019ra urtean batez beste %2026 haziko da.
Hazkunde hori segurtasun-aplikazioetan kriptografia kuantikoaren erabilera gero eta handiagoak bultzatzen du eta informatika kuantikoaren merkatuko eragileen inbertsioek bultzatuta. Urte honen hasieran, inbertitzaile pribatuek gutxienez 52 teknologia kuantikoko enpresa finantzatu zituzten mundu osoan, Nature aldizkari zientifikoak egindako analisi baten arabera. IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel eta D-Wave Systems bezalako eragile nagusiak ia aplikagarria den ordenagailu kuantiko bat sortzeko borrokan ari dira.
Bai, urtero eremu honetara iristen den diruak gastu txiki bat suposatzen badu (2018an AI inbertsioaren 9,3 milioi dolarrekin alderatuta). Baina kopuru horiek esanguratsuak dira oraindik errendimendu-adierazleak harro ez dituen heldu gabeko industriarentzat.
Problema kuantikoak ebaztea
Ulertu behar duzu gaur egun teknologia oraindik hastapenetan dagoela. Makina kuantikoen eta sistema esperimental bakarren prototipoak soilik sortzea posible zen. Konplexutasun txikiko algoritmo finkoak exekutatzeko gai dira. 2 qubit-eko lehen ordenagailua 1998an sortu zen, eta gizateriak 21 urte behar izan zituen gailuak maila egokira eramateko, "gorentasun kuantikoa" deritzona. Termino hau John Preskill Caltech irakasleak asmatu zuen. Eta esan nahi du gailu kuantikoek ordenagailu klasiko indartsuenek baino arazoak azkarrago konpontzeko duten gaitasuna.
Arlo honetan aurrerapauso bat eman zuen Google konpainia kaliforniarrak. 2019ko irailean, korporazioak iragarri zuen bere 53 qubit-eko Sycamore gailuak 200 segundotan kalkulu bat osatu zuela, eta 10 urte beharko zituen punta-puntako superordenagailu bat osatzeko. Eztabaida handia sortu zuen adierazpenak. IBM erabat ez zegoen ados horrelako kalkuluekin. Bere blogean, konpainiak idatzi zuen bere Summit superordenagailuak zeregin horri aurre egingo diola 000 egunetan. Eta beharrezkoa dena da diskoaren biltegiratze-ahalmena handitzea. Errealitatean aldea hain kolosala ez bazen ere, Google izan zen "nagusitasun kuantikoa" lortzen lehena. Eta hau mugarri garrantzitsua da informatikaren ikerketan. Baina ezer gehiago. Sycamoreren balentria erakustaldietarako soilik da. Ez du aplikazio praktikorik eta ez du ezertarako balio benetako problemak konpontzeko.
Arazo nagusia hardwarea da. Konputazio-bit tradizionalak 0 edo 1 balioa duten bitartean, mundu kuantiko arraroan, qubitak bi egoeratan egon daitezke aldi berean. Propietate honi gainjartzea deitzen zaio. Qubitak biragailuak bezalakoak dira: erlojuaren orratzen noranzkoan zein erlojuaren kontrako noranzkoan biratzen dira, gora eta behera mugitzen dira. Hau nahasgarria iruditzen bazaizu, konpainia bikainean zaude. Richard Feynmanek esan zuen behin: "Mekanika kuantikoa ulertzen duzula uste baduzu, ez duzu ulertzen". Nobel Saria irabazi zuen gizonaren hitz ausartak... mekanika kuantikoan.
Beraz, qubitak oso ezegonkorrak dira eta kanpoko eraginen menpe daude. Laborategiko leihoen azpitik pasatzen den auto batek, hozte sistemaren barneko zaratak, hegalari egiten den partikula kosmiko bat - ausazko interferentziak, edozein interakziok haien sinkronitatea eten egiten du eta deskoheratuko dira. Hau kaltegarria da informatikarako.
Konputazio kuantikoa garatzeko funtsezko galdera da aztertutako askoren artean zein hardware-soluzio bermatuko duen qubiten egonkortasuna. Koherentzia arazoa konpontzen duenak eta ordenagailu kuantikoak GPUak bezain ohikoak egiten dituenak Nobel saria irabaziko du eta munduko pertsonarik aberatsena bihurtuko da.
Komertzializaziorako bidea
2011n, Kanadako D-Wave Systems Inc. konpainiak. ordenagailu kuantikoak saltzen lehena izan zen, nahiz eta haien erabilgarritasuna arazo matematiko batzuetara mugatzen den. Eta datozen hilabeteetan, milioika garatzailek prozesadore kuantikoak erabiltzen hasteko gai izango dira hodeiaren bidez - IBMk bere 53 qubit-eko gailurako sarbidea emango duela hitz ematen du. Orain arte, 20 konpainiak jaso dute pribilegio hori Q Network izeneko programaren baitan. Horien artean, Samsung Electronics ekipamendu fabrikatzailea, Honda Motor eta Daimler autogileak, JSR eta Nagase kimiko enpresak, JPMorgan Chase & Co bankuak daude. eta Barclays.
Gaur egun konputazio kuantikoan esperimentatzen ari diren enpresa gehienek etorkizuneko parte gisa ikusten dute. Haien eginkizun nagusia konputazio kuantikoan zer funtzionatzen duen eta zer ez jakitea da. Eta prest egon teknologia negozioan sartzen lehena izateko prest dagoenean.
Garraio erakundeak. Volkswagen, D-Waverekin batera, aplikazio kuantiko bat garatzen ari da: trafikoa kontrolatzeko sistema bat. Programa berriak hiri handietako garraio publikoko erakundeek eta taxi konpainiek beren flota eraginkorrago erabiltzeko eta bidaiarien itxarote-denbora murrizteko aukera emango dute.
Energiaren sektorea. ExxonMobil eta IBM konputazio kuantikoaren erabilera sustatzen ari dira energiaren sektorean. Energia-teknologia berri ugari garatzera, energia-eraginkortasuna hobetzera eta berotegi-efektuko gasen isurketak murriztea dute helburu. Energiaren sektoreak dituen erronken eskala eta konplexutasuna gaur egungo ordenagailu tradizionalen esparrutik kanpo daude eta oso egokiak dira kuantikoen probak egiteko.
Enpresa farmazeutikoak. Accenture Labs 1QBit, software kuantikoko enpresa batekin lankidetzan ari da. Bi hilabetetan, ikerketatik kontzeptu-froga izatera pasatu ziren, maila atomikoetan interakzio molekular konplexuak modelatzeko aplikazio bat erabiliz. Konputazio kuantikoaren ahalmenari esker, orain posible da molekula handiagoak aztertzea. Zer emango dio horrek gizarteari? Bigarren mailako efektu gutxien dituzten sendagai berritzaileak.
Finantza sektorea. Teoria kuantikoaren printzipioetan oinarritutako teknologiek gero eta gehiago erakartzen dute bankuen interesa. Transakzioak, transakzioak eta bestelako datuak ahalik eta azkarren prozesatzeko interesa dute. Barclays eta JP Morgan Chase (IBMrekin), baita NatWest (Fujitsurekin) esperimentuak egiten ari dira dagoeneko software espezializatuaren garapenean.
Horrelako korporazio handiek onartzeak eta aitzindari kuantiko ekintzaileak agertzeak asko hitz egiten dute kuantikoaren bideragarritasun komertzialari buruz. Dagoeneko ikusten ari gara konputazio kuantikoa mundu errealeko arazoei aplikatzen zaiela, energia-eraginkortasuna hobetzetik ibilgailuen ibilbideak optimizatzeraino. Eta garrantzitsua dena, teknologiaren balioa handitu egingo da garatu ahala.
Iturria: www.habr.com