ProHoster > Blogs > interneta ziņas > Kubiti bitu vietā: kādu nākotni mums ir paredzējuÅ”i kvantu datori?

Kubiti bitu vietā: kādu nākotni mums ir paredzējuÅ”i kvantu datori?

Kubiti bitu vietā: kādu nākotni mums ir paredzējuÅ”i kvantu datori?
Viens no mÅ«su laika galvenajiem zinātniskajiem izaicinājumiem ir kļuvis par pirmā noderÄ«gā kvantu datora radÄ«Å”anu. Tajā piedalās tÅ«kstoÅ”iem fiziÄ·u un inženieru. IBM, Google, Alibaba, Microsoft un Intel izstrādā savas koncepcijas. Kā jaudÄ«ga skaitļoÅ”anas ierÄ«ce mainÄ«s mÅ«su pasauli, un kāpēc tā ir tik svarÄ«ga?

Uz brÄ«di iedomājieties: ir izveidots pilnvērtÄ«gs kvantu dators. Tas ir kļuvis par pazÄ«stamu un dabisku mÅ«su dzÄ«ves elementu. Par klasiskajiem aprēķiniem tagad runā tikai skolā, vēstures stundās. Kaut kur dziļi aukstos pagrabos jaudÄ«gas maŔīnas darbojas ar kubitiem, lai darbinātu mākslÄ«gi inteliÄ£entus robotus. Viņi veic visus bÄ«stamos un vienkārÅ”i monotonos uzdevumus. Ejot pa parku, tu paskaties apkārt un redzi visādus robotus. CilvēkveidÄ«gie radÄ«jumi pastaigājas ar suņiem, pārdod saldējumu, remontē elektrÄ«bas vadus un slauka apkārtni. Daži modeļi aizstāj mājdzÄ«vniekus.

Mums radās iespēja atklāt visus Visuma noslēpumus un ieskatÄ«ties sevÄ«. MedicÄ«na ir sasniegusi jaunu lÄ«meni ā€“ katru nedēļu tiek izstrādātas inovatÄ«vas zāles. Mēs varam prognozēt un noteikt, kur atrodas tādi ierobežoti resursi kā gāze un nafta. Globālās sasilÅ”anas problēma ir atrisināta, enerÄ£ijas taupÄ«Å”anas metodes optimizētas, un pilsētās vairs nav sastrēgumu. Kvantu dators ne tikai kontrolē visas robotizētās automaŔīnas, bet arÄ« nodroÅ”ina brÄ«vu kustÄ«bu: uzrauga situāciju uz ceļiem, koriģē marÅ”rutus un nepiecieÅ”amÄ«bas gadÄ«jumā pārņem vadÄ«bu no vadÄ«tājiem. Šādi varētu izskatÄ«ties kvantu laikmets.

Kvantu zelta drudzis

Lietojumprogrammu izredzes ir pārsteidzoÅ”as, tāpēc investÄ«cijas kvantu izstrādē katru gadu pieaug. Pasaules kvantu skaitļoÅ”anas tirgus vērtÄ«ba 81,6. gadā bija 2018 miljoni USD. Market.us eksperti lÄ“Å”, ka lÄ«dz 2026. gadam tas sasniegs 381,6 miljonus dolāru. Tas nozÄ«mē, ka no 21,26. lÄ«dz 2019. gadam tas pieaugs vidēji par 2026% gadā.

Å o izaugsmi veicina pieaugoŔā kvantu kriptogrāfijas izmantoÅ”ana droŔības lietojumprogrammās, un to veicina kvantu skaitļoÅ”anas tirgus ieinteresēto personu ieguldÄ«jumi. Saskaņā ar zinātniskā žurnāla Nature analÄ«zi, lÄ«dz Ŕī gada sākumam privātie investori bija finansējuÅ”i vismaz 52 kvantu tehnoloÄ£iju uzņēmumus visā pasaulē. Lielākie spēlētāji, piemēram, IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel un D-Wave Systems, cÄ«nās, lai izveidotu praktiski pielietojamu kvantu datoru.

Jā, ja vien nauda, ā€‹ā€‹kas katru gadu ieplÅ«st Å”ajā jomā, ir nelielas izmaksas (salÄ«dzinājumā ar 2018 miljardu dolāru AI investÄ«cijām 9,3. gadā). Taču Å”ie skaitļi ir nozÄ«mÄ«gi nenobrieduÅ”ai nozarei, kas vēl nevar lepoties ar darbÄ«bas rādÄ«tājiem.

Kvantu problēmu risināŔana

Jums jāsaprot, ka Å”odien tehnoloÄ£ija joprojām ir sākuma stadijā. Bija iespējams izveidot tikai kvantu maŔīnu un atseviŔķu eksperimentālo sistēmu prototipus. Tie spēj izpildÄ«t fiksētus zemas sarežģītÄ«bas algoritmus. Pirmais 2 kubitu dators tika izveidots 1998. gadā, un cilvēcei bija vajadzÄ«gs 21 gads, lai ierÄ«ces sasniegtu atbilstoŔā lÄ«menÄ«, tā sauktajā ā€œkvantu pārākumāā€. Å o terminu ieviesa Caltech profesors Džons Preskils. Un tas nozÄ«mē kvantu ierīču spēju atrisināt problēmas ātrāk nekā jaudÄ«gākie klasiskie datori.

Izrāvienu Å”ajā jomā veica Kalifornijas uzņēmums Google. 2019. gada septembrÄ« korporācija paziņoja, ka tās 53 kubitu Sycamore ierÄ«ce 200 sekundēs pabeidza aprēķinu, kas prasÄ«s 10 000 gadu, lai pabeigtu jaunāko superdatoru. Paziņojums izraisÄ«ja daudz strÄ«du. IBM Ŕādiem aprēķiniem kategoriski nepiekrita. Uzņēmums savā emuārā rakstÄ«ja, ka tā Summit superdators ar Å”o uzdevumu tiks galā 2,5 dienās. Un viss, kas nepiecieÅ”ams, ir palielināt diska atmiņas ietilpÄ«bu. Lai gan patiesÄ«bā atŔķirÄ«ba nebija tik kolosāla, Google patieŔām bija pirmais, kas sasniedza "kvantu pārākumu". Un tas ir svarÄ«gs pavērsiens datorpētniecÄ«bā. Bet nekas vairāk. Sycamore varoņdarbs ir paredzēts tikai demonstrācijas nolÅ«kos. Tam nav praktiska pielietojuma, un tas ir bezjēdzÄ«gs reālu problēmu risināŔanai.

Galvenā problēma ir aparatÅ«ra. Lai gan tradicionālajiem skaitļoÅ”anas bitiem ir vērtÄ«ba 0 vai 1, dÄ«vainajā kvantu pasaulē kubiti var bÅ«t abos stāvokļos vienlaikus. Å o Ä«paŔību sauc par superpozÄ«ciju. Kubiti ir kā griežamie topi: tie griežas gan pulksteņrādÄ«tāja virzienā, gan pretēji pulksteņrādÄ«tāja virzienam, pārvietojas uz augÅ”u un uz leju. Ja jums tas Ŕķiet mulsinoÅ”i, jÅ«s atrodaties lieliskā kompānijā. Ričards Feinmens reiz teica: "Ja jÅ«s domājat, ka saprotat kvantu mehāniku, jÅ«s to nesaprotat." DrosmÄ«gi vārdi no cilvēka, kurÅ” ieguva Nobela prēmiju par... kvantu mehāniku.

Tātad kubiti ir ārkārtÄ«gi nestabili un pakļauti ārējai ietekmei. AutomaŔīna, kas brauc zem laboratorijas logiem, dzesÄ“Å”anas sistēmas iekŔējais troksnis, lidojoÅ”a kosmiskā daļiņa - jebkura nejauÅ”a iejaukÅ”anās, jebkura mijiedarbÄ«ba izjauc to sinhronitāti un tie atdalās. Tas kaitē skaitļoÅ”anai.

Kvantu skaitļoÅ”anas attÄ«stÄ«bas galvenais jautājums ir, kurÅ” aparatÅ«ras risinājums no daudzajiem izpētÄ«tajiem nodroÅ”inās kubitu stabilitāti. Ikviens, kurÅ” atrisinās saskaņotÄ«bas problēmu un padarÄ«s kvantu datorus tikpat izplatÄ«tus kā GPU, iegÅ«s Nobela prēmiju un kļūs par bagātāko cilvēku pasaulē.

CeļŔ uz komercializāciju

2011. gadā Kanādas uzņēmums D-Wave Systems Inc. bija pirmais, kas pārdeva kvantu datorus, lai gan to lietderÄ«ba aprobežojas ar noteiktām matemātiskām problēmām. Un tuvāko mēneÅ”u laikā miljoniem izstrādātāju varēs sākt izmantot kvantu procesorus, izmantojot mākoni ā€“ IBM sola nodroÅ”ināt piekļuvi savai 53 kubitu ierÄ«cei. LÄ«dz Å”im 20 uzņēmumi ir saņēmuÅ”i Å”o privilēģiju saskaņā ar programmu Q Network. To vidÅ« ir iekārtu ražotājs Samsung Electronics, autoražotāji Honda Motor un Daimler, Ä·Ä«mijas kompānijas JSR un Nagase, bankas JPMorgan Chase & Co. un Barclays.

Lielākā daļa uzņēmumu, kas Å”odien eksperimentē ar kvantu skaitļoÅ”anu, to uzskata par neatņemamu nākotnes sastāvdaļu. Viņu galvenā misija tagad ir noskaidrot, kas darbojas kvantu skaitļoÅ”anā un kas ne. Un esiet gatavs bÅ«t pirmais, kas ieviesÄ«s tehnoloÄ£iju biznesā, kad tas bÅ«s gatavs.

Transporta organizācijas. Volkswagen kopā ar D-Wave izstrādā kvantu aplikāciju - satiksmes kontroles sistēmu. Jaunā programma ļaus sabiedriskā transporta organizācijām un taksometru uzņēmumiem lielajās pilsētās efektÄ«vāk izmantot savu autoparku un samazināt pasažieru gaidÄ«Å”anas laiku.

Enerģētikas sektors. ExxonMobil un IBM veicina kvantu skaitļoÅ”anas izmantoÅ”anu enerģētikas nozarē. Tie ir vērsti uz virkni jaunu energotehnoloÄ£iju izstrādi, energoefektivitātes uzlaboÅ”anu un siltumnÄ«cefekta gāzu emisiju samazināŔanu. Problēmu mērogs un sarežģītÄ«ba, ar ko saskaras enerģētikas nozare, ir ārpus mÅ«sdienu tradicionālo datoru darbÄ«bas jomas, un tie ir labi piemēroti testÄ“Å”anai ar kvantu datoriem.

Farmācijas uzņēmumi. Accenture Labs sadarbojas ar 1QBit, kvantu programmatÅ«ras uzņēmumu. Tikai 2 mēneÅ”u laikā viņi pārgāja no izpētes lÄ«dz koncepcijas pierādÄ«jumam, izmantojot lietojumprogrammu, lai modelētu sarežģītas molekulārās mijiedarbÄ«bas atomu lÄ«menÄ«. Pateicoties kvantu skaitļoÅ”anas jaudai, tagad ir iespējams analizēt lielākas molekulas. Ko tas dos sabiedrÄ«bai? InovatÄ«vas zāles ar vismazākajām blakusparādÄ«bām.

FinanÅ”u sektors. TehnoloÄ£ijas, kas balstÄ«tas uz kvantu teorijas principiem, arvien vairāk piesaista banku interesi. Viņi ir ieinteresēti pēc iespējas ātrāk apstrādāt darÄ«jumus, darÄ«jumus un cita veida datus. Barclays un JP Morgan Chase (ar IBM), kā arÄ« NatWest (ar Fujitsu) jau veic savus eksperimentus specializētās programmatÅ«ras izstrādē.

Šādu lielu korporāciju pieņemÅ”ana un uzņēmÄ«gu kvantu pionieru parādÄ«Å”anās daudz runā par kvantu komerciālo dzÄ«votspēju. Mēs jau redzam, ka kvantu skaitļoÅ”ana tiek izmantota reālās pasaules problēmām, sākot no energoefektivitātes uzlaboÅ”anas lÄ«dz transportlÄ«dzekļu marÅ”rutu optimizÄ“Å”anai. Un, kas ir svarÄ«gi, tehnoloÄ£ijas vērtÄ«ba pieaugs, tai attÄ«stoties.

Avots: www.habr.com

Pievieno komentāru