Ien fan 'e wichtichste wittenskiplike útdagings fan ús tiid is de race wurden om de earste nuttige kwantumkomputer te meitsjen. Tûzenen natuerkundigen en yngenieurs dogge der oan mei. IBM, Google, Alibaba, Microsoft en Intel ûntwikkelje har konsepten. Hoe sil in krêftich komputerapparaat ús wrâld feroarje, en wêrom is it sa wichtich?
Stel jo efkes foar: in folweardige kwantumkomputer is makke. It is in fertroud en natuerlik elemint fan ús libben wurden. Oer klassike berekkeningen wurdt no allinnich op skoalle praat, yn skiednislessen. Earne djip yn kâlde kelders wurkje krêftige masines op qubits om keunstmjittich yntelliginte robots oan te driuwen. Se fiere alle gefaarlike en gewoan monotone taken. Troch it park rinne, sjochst om en sjochst allerhanne robots. Humanoïde skepsels kuierje mei hûnen, ferkeapje iis, reparearje elektryske bedrading en sweep it gebiet. Guon modellen ferfange húsdieren.
Wy krigen de kâns om alle geheimen fan it Universum te iepenbierjen en yn ússels te sjen. Medisinen hat in nij nivo berikt - ynnovative medisinen wurde elke wike ûntwikkele. Wy kinne foarsizze en bepale wêr't knappe boarnen lykas gas en oalje lizze. It probleem fan globale opwaarming is oplost, enerzjybesparjende metoaden binne optimalisearre, en d'r binne gjin files mear yn stêden. De kwantumkomputer bestjoert net allinnich alle robotauto's, mar soarget ek foar frije beweging: hy hâldt de situaasje op 'e diken yn 'e gaten, past rûtes oan en nimt as it nedich is de kontrôle oer fan bestjoerders. Dit is hoe't de kwantumtiid der útsjen kin.
Quantum Gold Rush
De perspektiven foar tapassing binne geweldig, dat is de reden dat ynvestearrings yn kwantumûntwikkelingen elk jier groeie. De wrâldwide kwantumkomputermerk waard yn 81,6 wurdearre op $2018 miljoen. Market.us-saakkundigen skatte dat yn 2026 it $381,6 miljoen sil berikke. Dat is, it sil tanimme mei gemiddeld 21,26% per jier fan 2019 nei 2026.
Dizze groei wurdt oandreaun troch it tanimmend gebrûk fan kwantumkryptografy yn befeiligingsapplikaasjes en dreaun troch ynvestearrings fan belanghawwenden fan kwantumkomputermerk. Oan it begjin fan dit jier hawwe partikuliere ynvestearders wrâldwiid op syn minst 52 kwantumtechnologybedriuwen finansierd, neffens in analyze fan it wittenskiplik tydskrift Nature. Grutte spilers lykas IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel, en D-Wave Systems stride om in praktysk tapasbere kwantumkomputer te meitsjen.
Ja, salang't it jild dat elk jier yn dit gebiet streamt in lytse útjefte fertsjintwurdiget (ferlike mei $ 2018 miljard yn AI-ynvestearring yn 9,3). Mar dizze sifers binne wichtich foar in ûnfoldwaande yndustry dy't noch gjin prestaasje-yndikatoaren hat.
Oplossen fan kwantumproblemen
Jo moatte begripe dat hjoed de technology noch yn 'e berneskuon is. It wie mooglik om allinich prototypen fan kwantummasines en inkele eksperimintele systemen te meitsjen. Se binne yn steat om fêste algoritmen fan lege kompleksiteit út te fieren. De earste 2-qubit-kompjûter waard makke yn 1998, en it hat it minskdom 21 jier duorre om de apparaten op it juste nivo te bringen, de saneamde "quantum supremacy". Dizze term waard betocht troch Caltech heechlearaar John Preskill. En it betsjut it fermogen fan kwantumapparaten om problemen rapper op te lossen dan de machtichste klassike kompjûters.
In trochbraak op dit mêd waard makke troch it Kalifornyske bedriuw Google. Yn septimber 2019 kundige de korporaasje oan dat har 53-qubit Sycamore-apparaat in berekkening yn 200 sekonden foltôge dy't in state-of-the-art superkomputer 10 jier soe nimme om te foltôgjen. De útspraak soarge foar in soad opskuor. IBM wie it kategoarysk net iens mei sokke berekkeningen. Yn har blog skreau it bedriuw dat har Summit-superkomputer dizze taak yn 000 dagen sil omgean. En alles wat nedich is is it fergrutsjen fan de skiif opslachkapasiteit. Hoewol it ferskil yn werklikheid net sa kolossaal wie, wie Google yndie de earste dy't "quantum supremacy" berikte. En dit is in wichtige mylpeal yn kompjûterûndersyk. Mar neat mear. Sycamore's feat is puur foar demonstraasjedoelen. It hat gjin praktyske tapassing en is nutteloos foar it oplossen fan echte problemen.
It wichtichste probleem is de hardware. Wylst tradisjonele berekkeningsbits in wearde hawwe fan 0 of 1, kinne yn 'e frjemde kwantumwrâld qubits tagelyk yn beide steaten wêze. Dit eigendom wurdt superposition neamd. Qubits binne as draaiende tops: se draaie sawol mei de klok mei as tsjin de klok yn, bewege op en del. As jo dit betiizjend fine, dan binne jo yn geweldich selskip. Richard Feynman sei ienris: "As jo tinke dat jo kwantummeganika begripe, begripe jo it net." Brave wurden fan de man dy't de Nobelpriis wûn foar ... kwantummeganika.
Dat, qubits binne ekstreem ynstabyl en ûnderwurpen oan eksterne ynfloeden. In auto dy't ûnder de finsters fan it laboratoarium passeart, it ynterne lûd fan it koelsysteem, in fleanend kosmysk dieltsje - elke willekeurige ynterferinsje, elke ynteraksje fersteurt har syngronisiteit en se decohere. Dit is skealik foar de kompjûter.
De kaai fraach foar de ûntwikkeling fan kwantum computing is hokker hardware oplossing út de protte ferkend sil soargje foar de stabiliteit fan qubits. Wa't it gearhingprobleem oplost en kwantumkompjûters sa gewoan makket as GPU's sil de Nobelpriis winne en de rykste persoan yn 'e wrâld wurde.
Paad nei kommersjalisaasje
Yn 2011, it Kanadeeske bedriuw D-Wave Systems Inc. wie de earste dy't kwantumkompjûters ferkocht, hoewol't har brûkberens beheind is ta bepaalde wiskundige problemen. En yn 'e kommende moannen sille miljoenen ûntwikkelders kinne begjinne mei it brûken fan kwantumprozessors fia de wolk - IBM belooft tagong te jaan ta har 53-qubit-apparaat. Oant no hawwe 20 bedriuwen dit privileezje krigen ûnder in programma neamd Q Network. Under harren binne apparatuer fabrikant Samsung Electronics, autofabrikanten Honda Motor en Daimler, gemyske bedriuwen JSR en Nagase, banken JPMorgan Chase & Co. en Barclays.
De measte bedriuwen dy't hjoeddedei eksperimintearje mei quantum computing sjogge it as in yntegraal diel fan 'e takomst. Har wichtichste missy is no om út te finen wat wurket yn kwantumkomputeren en wat net. En wês ree om de earste te wêzen dy't technology yn bedriuw yntrodusearje as it klear is.
Ferfier organisaasjes. Volkswagen, tegearre mei D-Wave, ûntwikkelet in kwantumapplikaasje - in ferkearskontrôlesysteem. It nije programma sil organisaasjes foar iepenbier ferfier en taksybedriuwen yn grutte stêden ynskeakelje om har float effisjinter te brûken en de wachttiid fan passazjiers te minimalisearjen.
Enerzjy sektor. ExxonMobil en IBM befoarderje it gebrûk fan quantum computing yn 'e enerzjysektor. Se binne rjochte op it ûntwikkeljen fan in ferskaat oan nije enerzjytechnologyen, it ferbetterjen fan enerzjy-effisjinsje en it ferminderjen fan broeikasgassen. De skaal en kompleksiteit fan 'e útdagings foar de enerzjysektor lizze bûten it berik fan' e hjoeddeistige tradisjonele kompjûters en binne goed geskikt foar testen op kwantum.
Farmaseutyske bedriuwen. Accenture Labs wurket gear mei 1QBit, in kwantumsoftwarebedriuw. Yn mar 2 moannen gongen se fan ûndersyk nei proof-of-concept-gebrûk fan in applikaasje om komplekse molekulêre ynteraksjes op atoomnivo's te modellearjen. Troch de krêft fan kwantumberekkening is it no mooglik om gruttere molekulen te analysearjen. Wat sil dit jaan oan de maatskippij? Ynnovative medisinen mei de minste side-effekten.
Finansjele sektor. Technologien basearre op de prinsipes fan kwantumteory lûke hieltyd mear de belangstelling fan banken. Se binne ynteressearre yn it ferwurkjen fan transaksjes, hannelingen en oare soarten gegevens sa rap mooglik. Barclays en JP Morgan Chase (mei IBM), lykas NatWest (mei Fujitsu) dogge al har eksperiminten yn 'e ûntwikkeling fan spesjale software.
De akseptaasje troch sokke grutte bedriuwen en it ûntstean fan ûndernimmende kwantumpioniers sprekt boekdielen oer de kommersjele leefberens fan kwantum. Wy sjogge al dat kwantumberekkening wurdt tapast op problemen yn 'e echte wrâld, fan it ferbetterjen fan enerzjy-effisjinsje oant it optimalisearjen fan autorûtes. En wichtich, de wearde fan 'e technology sil tanimme as it ûntwikkelet.
Boarne: www.habr.com
