Qubits an àite pìosan: dè an seòrsa àm ri teachd a bhios aig coimpiutairean cuantamach dhuinn?

Is e aon de phrìomh dhùbhlain saidheansail na h-ùine againn an rèis gus a’ chiad choimpiutair cuantamach feumail a chruthachadh. Bidh na mìltean de luchd-fiosaig agus innleadairean a’ gabhail pàirt ann. Tha IBM, Google, Alibaba, Microsoft agus Intel a’ leasachadh am bun-bheachdan. Ciamar a dh’ atharraicheas inneal coimpiutaireachd cumhachdach ar saoghal, agus carson a tha e cho cudromach?

Smaoinich airson mionaid: chaidh coimpiutair quantum làn-chuimseach a chruthachadh. Tha e air fàs gu bhith na eileamaid eòlach agus nàdarra de ar beatha. Chan eilear a’ bruidhinn air àireamhachadh clasaigeach a-nis ach san sgoil, ann an leasanan eachdraidh. An àiteigin domhainn ann an làr ìseal, bidh innealan cumhachdach ag obair air qubits gus cumhachd a thoirt do innealan-fuadain tuigseach. Bidh iad a’ coileanadh a h-uile gnìomh cunnartach agus dìreach monotonous. A 'coiseachd tron ​​​​phàirc, bidh thu a' coimhead timcheall agus a 'faicinn a h-uile seòrsa de innealan-fuadain. Bidh creutairean humanoid a’ coiseachd coin, a’ reic reòiteag, a’ càradh uèirleadh dealain, agus a’ sguabadh na sgìre. Bidh cuid de mhodail a 'dol an àite peataichean.

Fhuair sinn an cothrom a h-uile dìomhaireachd na Cruinne fhoillseachadh agus coimhead a-staigh sinn fhìn. Tha leigheas air ìre ùr a ruighinn - tha drogaichean ùr-ghnàthach gan leasachadh gach seachdain. Is urrainn dhuinn ro-innse agus dearbhadh càite a bheil goireasan gann leithid gas is ola. Chaidh duilgheadas blàthachadh na cruinne fhuasgladh, chaidh dòighean sàbhalaidh lùtha a bharrachadh, agus chan eil barrachd tagaichean trafaic ann am bailtean-mòra. Bidh an coimpiutair cuantamach chan ann a-mhàin a’ cumail smachd air a h-uile càr robotach, ach bidh e cuideachd a’ dèanamh cinnteach à gluasad an-asgaidh: bidh e a’ cumail sùil air an t-suidheachadh air na rathaidean, ag atharrachadh slighean agus a’ gabhail smachd air draibhearan ma tha sin riatanach. Is e seo cò ris a dh’ fhaodadh an aois quantum a bhith coltach.

Quantum Gold Rush

Tha na cothroman tagraidh iongantach, agus is e sin as coireach gu bheil tasgaidhean ann an leasachaidhean cuantamach a’ fàs gach bliadhna. Chaidh luach a chuir air a’ mhargaidh coimpiutaireachd cuantamach cruinne aig $81,6 millean ann an 2018. Tha eòlaichean Market.us a’ dèanamh a-mach gun ruig e $2026 millean ro 381,6. Is e sin, àrdaichidh e gu cuibheasach de 21,26% gach bliadhna bho 2019 gu 2026.

Tha am fàs seo air a bhrosnachadh leis an cleachdadh a tha a’ sìor fhàs de chrioptachadh quantum ann an tagraidhean tèarainteachd agus air a stiùireadh le tasgaidhean bho luchd-ùidh margaidh coimpiutaireachd cuantamach. Ro thoiseach na bliadhna seo, bha luchd-tasgaidh prìobhaideach air co-dhiù 52 companaidh teicneòlas quantum a mhaoineachadh air feadh an t-saoghail, a rèir sgrùdadh leis an iris saidheansail Nature. Tha prìomh chluicheadairean leithid IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel, agus D-Wave Systems a’ strì ri coimpiutair cuantamach a tha iomchaidh gu practaigeach a chruthachadh.

Tha, fhad ‘s a tha an t-airgead a tha a’ sruthadh a-steach don raon seo gach bliadhna a ’riochdachadh cosgais beag (an taca ri $ 2018 billean ann an tasgadh AI ann an 9,3). Ach tha na h-àireamhan sin cudromach airson gnìomhachas neo-aibidh aig nach eil comharran coileanaidh fhathast.

Fuasgladh dhuilgheadasan quantum

Feumaidh tu tuigsinn gu bheil an teicneòlas an-diugh fhathast na òige. Bha e comasach dìreach prototypes de innealan quantum agus siostaman deuchainn singilte a chruthachadh. Tha iad comasach air algoirmean stèidhichte le iom-fhillteachd ìosal a chuir an gnìomh. Chaidh a’ chiad choimpiutair 2-qubit a chruthachadh ann an 1998, agus thug e 21 bliadhna dha daonnachd na h-innealan a thoirt chun na h-ìre cheart, ris an canar “quantum supremacy”. Chaidh an teirm seo a chosnadh leis an àrd-ollamh Caltech Iain Preskill. Agus tha e a 'ciallachadh comas innealan quantum gus fuasgladh fhaighinn air duilgheadasan nas luaithe na na coimpiutairean clasaigeach as cumhachdaiche.

Chaidh adhartas san raon seo a dhèanamh leis a’ chompanaidh Californian Google. San t-Sultain 2019, dh’ainmich a’ chompanaidh gun do chuir an inneal 53-qubit Sycamore aca crìoch air àireamhachadh ann an 200 diog a bheireadh supercomputer ùr-nodha 10 bliadhna airson a chrìochnachadh. Dh'adhbhraich an aithris tòrr connspaid. Bha IBM gu tur ag aontachadh ri àireamhachadh mar sin. Anns a ’bhlog aca, sgrìobh a’ chompanaidh gum bi an supercomputer Summit aca a ’dèiligeadh ris a’ ghnìomh seo ann an 000 latha. Agus chan eil a dhìth ach an comas stòraidh diosc àrdachadh. Ged nach robh an eadar-dhealachadh cho mòr ann an da-rìribh, b ’e Google gu dearbh a’ chiad fhear a fhuair “cuantamach àrd-cheannas.” Agus tha seo na chlach-mhìle chudromach ann an rannsachadh coimpiutair. Ach chan eil dad a bharrachd. Tha feat Sycamore airson adhbharan taisbeanaidh a-mhàin. Chan eil cleachdadh practaigeach ann agus tha e gun fheum airson fuasgladh fhaighinn air fìor dhuilgheadasan.

Is e am prìomh dhuilgheadas am bathar-cruaidh. Ged a tha luach 0 no 1 aig pìosan coimpiutaireachd traidiseanta, anns an t-saoghal quantum neònach, faodaidh qubits a bhith anns an dà stàit aig an aon àm. Canar superposition ris an togalach seo. Tha Qubits coltach ri mullaich snìomh: bidh iad a’ tionndadh an dà chuid deiseal agus tuathal, a’ gluasad suas is sìos. Ma tha seo troimh-chèile dhut, tha thu ann an deagh chompanaidh. Thuirt Richard Feynman aon uair, “Ma tha thu a’ smaoineachadh gu bheil thu a ’tuigsinn meacanaig quantum, chan eil thu ga thuigsinn.” Faclan gaisgeil bhon fhear a choisinn an Duais Nobel airson... meacanaig quantum.

Mar sin, tha qubits gu math neo-sheasmhach agus fo bhuaidh buaidh bhon taobh a-muigh. Càr a 'dol fo uinneagan an obair-lann, fuaim a-staigh an t-siostam fuarachaidh, pìos cosmaigeach itealaich - bacadh sam bith air thuaiream, bidh eadar-obrachadh sam bith a' cur dragh air an t-sioncronachadh agus bidh iad a 'tighinn còmhla. Tha seo a’ dèanamh cron air coimpiutaireachd.

Is e a’ phrìomh cheist airson leasachadh coimpiutaireachd cuantamach dè am fuasgladh bathar-cruaidh bhon mhòran a chaidh a sgrùdadh a nì cinnteach à seasmhachd qubits. Ge bith cò a dh’ fhuasgladh duilgheadas co-leanailteachd agus a nì coimpiutairean cuantamach cho cumanta ri GPUs, buannaichidh e an Duais Nobel agus bidh e mar an neach as beairtiche san t-saoghal.

An t-slighe gu malairteachadh

Ann an 2011, chaidh a’ chompanaidh à Canada D-Wave Systems Inc. B’ e a’ chiad fhear a reic coimpiutairean cuantamach, ged a tha am feum air a chuingealachadh ri cuid de dhuilgheadasan matamataigeach. Agus anns na mìosan a tha romhainn, bidh e comasach dha milleanan de luchd-leasachaidh tòiseachadh air pròiseasairean quantum a chleachdadh tron ​​​​sgòth - tha IBM a’ gealltainn cothrom a thoirt don inneal 53-qubit aca. Gu ruige seo, tha 20 companaidh air an t-sochair seo fhaighinn fo phrògram ris an canar Q Network. Nam measg tha neach-dèanamh uidheamachd Samsung Electronics, luchd-dèanaidh chàraichean Honda Motor agus Daimler, companaidhean ceimigeach JSR agus Nagase, bancaichean JPMorgan Chase & Co. agus Barclays.

Tha a’ mhòr-chuid de chompanaidhean a tha a’ feuchainn ri coimpiutaireachd cuantamach an-diugh ga fhaicinn mar phàirt riatanach den àm ri teachd. Is e am prìomh amas aca a-nis faighinn a-mach dè a tha ag obair ann an coimpiutaireachd cuantamach agus dè nach eil. Agus bi deiseil airson a bhith mar a’ chiad neach a thug teicneòlas a-steach do ghnìomhachas nuair a bhios e deiseil.

Buidhnean còmhdhail. Tha Volkswagen, còmhla ri D-Wave, a’ leasachadh tagradh cuantamach - siostam smachd trafaic. Leigidh am prògram ùr le buidhnean còmhdhail poblach agus companaidhean tacsaidh ann am bailtean-mòra an cabhlach aca a chleachdadh nas èifeachdaiche agus ùine feitheimh luchd-siubhail a lughdachadh.

Roinn lùtha. Tha ExxonMobil agus IBM a’ brosnachadh cleachdadh coimpiutaireachd cuantamach anns an roinn lùtha. Tha iad ag amas air a bhith a’ leasachadh raon de theicneòlasan lùtha ùra, a’ leasachadh èifeachdas lùtha agus a’ lughdachadh sgaoilidhean gasa taigh-glainne. Tha meud agus iom-fhillteachd nan dùbhlain a tha mu choinneamh roinn an lùtha taobh a-muigh raon choimpiutairean traidiseanta an latha an-diugh agus tha iad gu math freagarrach airson deuchainn air feadhainn cuantamach.

Companaidhean cungaidh-leigheis. Tha Accenture Labs ann an com-pàirteachas le 1QBit, companaidh bathar-bog cuantamach. Ann an dìreach 2 mhìos, chaidh iad bho rannsachadh gu dearbhadh bun-bheachd - a’ cleachdadh tagradh gus eadar-obrachaidhean moileciuil iom-fhillte a mhodaladh aig ìrean atamach. Taing do chumhachd coimpiutaireachd cuantamach, tha e comasach a-nis mion-sgrùdadh a dhèanamh air moileciuilean nas motha. Dè a bheir seo don chomann-shòisealta? Drogaichean ùr-nodha leis a’ bhuaidhean as lugha.

Roinn ionmhais. Tha teicneòlasan stèidhichte air prionnsapalan teòiridh quantum a’ sìor fhàs ùidh ann am bancaichean. Tha ùidh aca ann a bhith a’ giullachd ghnothaichean, ciùird agus seòrsachan dàta eile cho luath ‘s a ghabhas. Tha Barclays agus JP Morgan Chase (le IBM), a bharrachd air NatWest (le Fujitsu) mu thràth a’ dèanamh an deuchainnean ann an leasachadh bathar-bog sònraichte.

Tha gabhail ri corporaidean cho mòr agus teachd a-steach luchd-tòiseachaidh quantum iomairteach a’ bruidhinn leabhraichean mu ion-obrachadh malairteach cuantamach. Tha sinn mu thràth a’ faicinn coimpiutaireachd cuantamach ga chur an sàs ann an duilgheadasan san t-saoghal fhìor, bho bhith a’ leasachadh èifeachdas lùtha gu bhith a’ dèanamh an fheum as fheàrr de shlighean carbaid. Agus nas cudromaiche, meudaichidh luach an teicneòlais mar a bhios e a’ leasachadh.

Source: www.habr.com