Бидний цаг үеийн шинжлэх ухааны гол сорилтуудын нэг бол анхны ашигтай квант компьютерийг бүтээх уралдаан болсон юм. Үүнд олон мянган физикч, инженерүүд оролцдог. IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel концепцоо боловсруулж байна. Хүчирхэг тооцоолох төхөөрөмж бидний ертөнцийг хэрхэн өөрчлөх вэ, яагаад ийм чухал вэ?
Хэсэгхэн зуур төсөөлөөд үз дээ: бүрэн хэмжээний квант компьютер бүтээгдсэн. Энэ нь бидний амьдралын танил, байгалийн элемент болсон. Сонгодог тооцоог одоо зөвхөн сургууль дээр, түүхийн хичээл дээр л ярьдаг болсон. Хүйтэн хонгилын гүнд хаа нэгтээ хүчирхэг машинууд кубит дээр ажиллаж, хиймэл оюун ухаант роботуудыг ажиллуулдаг. Тэд бүх аюултай, энгийн нэгэн хэвийн ажлыг гүйцэтгэдэг. Цэцэрлэгт хүрээлэнгээр алхаж байхдаа та эргэн тойрноо харахад бүх төрлийн роботууд харагдана. Хүн дүрст амьтад нохой дагуулан, зайрмаг зарж, цахилгааны утас засварлаж, талбайг шүүрддэг. Зарим загвар нь тэжээвэр амьтдыг орлуулдаг.
Бид орчлон ертөнцийн бүх нууцыг илчилж, өөрсдийнхөө дотоод байдлыг харах боломжийг олж авсан. Анагаах ухаан шинэ түвшинд хүрсэн - долоо хоног бүр шинэлэг эмүүдийг боловсруулж байна. Бид байгалийн хий, газрын тос зэрэг ховор нөөц хаана байгааг урьдчилан таамаглаж, тодорхойлж чадна. Дэлхийн дулаарлын асуудлыг шийдэж, эрчим хүч хэмнэх аргуудыг оновчтой болгож, хотуудад түгжрэлгүй болсон. Квантын компьютер нь бүх робот машиныг удирдаад зогсохгүй чөлөөт хөдөлгөөнийг баталгаажуулдаг: зам дээрх нөхцөл байдлыг хянаж, маршрутыг тохируулж, шаардлагатай бол жолооч нараас хяналтыг авдаг. Квантын эрин үе иймэрхүү харагдаж магадгүй юм.
Квантын алтны халдлага
Хэрэглээний хэтийн төлөв нь гайхалтай бөгөөд иймээс квантын хөгжилд оруулсан хөрөнгө оруулалт жил бүр нэмэгдэж байна. 81,6 онд дэлхийн квантын тооцооллын зах зээл 2018 сая доллараар үнэлэгдсэн. Market.us-ийн мэргэжилтнүүд 2026 он гэхэд 381,6 сая долларт хүрнэ гэж тооцоолжээ. Энэ нь 21,26-2019 он хүртэл жилд дунджаар 2026 хувиар өснө гэсэн үг.
Энэхүү өсөлт нь квант криптографийн аюулгүй байдлын хэрэглээнд улам бүр нэмэгдэж байгаа бөгөөд квант тооцооллын зах зээлд оролцогч талуудын хөрөнгө оруулалтаас үүдэлтэй юм. Энэ оны эхэнд хувийн хөрөнгө оруулагчид дэлхийн хэмжээнд дор хаяж 52 квант технологийн компанийг санхүүжүүлсэн гэж шинжлэх ухааны "Nature" сэтгүүлд хийсэн дүн шинжилгээнд дурджээ. IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel, D-Wave Systems зэрэг томоохон тоглогчид практикт хэрэг болох квант компьютер бүтээхээр тэмцэж байна.
Тиймээ, жил бүр энэ газар руу урсдаг мөнгө нь бага хэмжээний зардал (2018 онд хиймэл оюун ухаанд оруулсан 9,3 тэрбум долларын хөрөнгө оруулалттай харьцуулахад) л байвал. Гэхдээ эдгээр тоо нь гүйцэтгэлийн үзүүлэлтээрээ сайрхаж чадахгүй байгаа төлөвшөөгүй салбарын хувьд чухал ач холбогдолтой юм.
Квантын асуудлыг шийдвэрлэх
Өнөөдөр технологи нь анхан шатандаа байгаа гэдгийг та ойлгох хэрэгтэй. Зөвхөн квантын машин, нэг туршилтын системийн прототипийг бий болгох боломжтой байв. Эдгээр нь нарийн төвөгтэй байдал багатай тогтмол алгоритмуудыг гүйцэтгэх чадвартай. Анхны 2-кубит компьютерийг 1998 онд бүтээсэн бөгөөд хүн төрөлхтөн эдгээр төхөөрөмжүүдийг зохих түвшинд буюу "квант давамгайлал"-д хүргэхийн тулд 21 жил зарцуулсан. Энэ нэр томъёог Калтекийн профессор Жон Прескилл гаргасан. Энэ нь квант төхөөрөмжүүд нь хамгийн хүчирхэг сонгодог компьютерээс илүү хурдан асуудлыг шийдвэрлэх чадвартай гэсэн үг юм.
Калифорнийн Google компани энэ чиглэлээр нээлт хийсэн. 2019 оны есдүгээр сард тус корпораци 53 квбит Sycamore төхөөрөмжөө 200 секундын дотор тооцоолсон бөгөөд энэ нь хамгийн сүүлийн үеийн суперкомпьютерийг 10 жилийн хугацаанд гүйцэтгэнэ гэж мэдэгджээ. Энэхүү мэдэгдэл нь багагүй маргаан үүсгэсэн. IBM ийм тооцоотой эрс санал нийлэхгүй байна. Тус компани өөрийн блогтоо Summit суперкомпьютер энэ ажлыг 000 хоногийн дотор даван туулах болно гэж бичжээ. Мөн шаардлагатай бүх зүйл бол дискний багтаамжийг нэмэгдүүлэх явдал юм. Хэдийгээр бодит байдал дээр ялгаа тийм ч том биш байсан ч Google үнэхээр "квантын давамгайлал"-д хүрсэн анхны хүн юм. Мөн энэ нь компьютерийн судалгааны чухал үе шат юм. Гэхдээ өөр юу ч биш. Sycamore-ийн эр зориг нь зөвхөн үзүүлэх зорилготой юм. Энэ нь практик хэрэглээгүй бөгөөд бодит асуудлыг шийдвэрлэхэд ашиггүй юм.
Гол асуудал бол техник хангамж юм. Уламжлалт тооцооллын битүүд нь 0 эсвэл 1 утгатай байдаг бол хачирхалтай квант ертөнцөд кубит нь хоёр мужид нэгэн зэрэг байж болно. Энэ шинж чанарыг суперпозиция гэж нэрлэдэг. Кубитууд нь эргэдэг оройтой адил: тэд цагийн зүүний дагуу болон цагийн зүүний эсрэг эргэлдэж, дээш доош хөдөлдөг. Хэрэв та үүнийг ойлгомжгүй гэж үзвэл та гайхалтай хамт олон байна гэсэн үг. Ричард Фейнман нэгэнтээ "Хэрэв та квант механикийг ойлгодог гэж бодож байгаа бол ойлгохгүй байна" гэж хэлсэн байдаг. Квантын механикаар Нобелийн шагнал хүртсэн хүний зоригтой үгс.
Тиймээс, кубитууд нь маш тогтворгүй бөгөөд гадны нөлөөнд автдаг. Лабораторийн цонхны доор өнгөрч буй машин, хөргөлтийн системийн дотоод чимээ, нисч буй сансрын бөөмс - аливаа санамсаргүй хөндлөнгийн оролцоо, аливаа харилцан үйлчлэл нь тэдгээрийн синхрончлолыг алдагдуулж, тэдгээрийн уялдаа холбоог тасалдаг. Энэ нь тооцоололд сөргөөр нөлөөлдөг.
Квантын тооцоололыг хөгжүүлэх гол асуулт бол олон судлагдсан техник хангамжийн шийдэл нь кубитуудын тогтвортой байдлыг хангах явдал юм. Когерентийн асуудлыг шийдэж, квант компьютерийг GPU шиг энгийн болгосон хүн Нобелийн шагнал хүртэж, дэлхийн хамгийн баян хүн болно.
Арилжааны болгох зам
2011 онд Канадын D-Wave Systems Inc. нь квант компьютерийг анх удаа борлуулсан боловч тэдгээрийн ашиг тус нь математикийн тодорхой бодлогод хязгаарлагддаг. Мөн ойрын саруудад сая сая хөгжүүлэгчид үүлэнгээр дамжуулан квант процессоруудыг ашиглаж эхлэх боломжтой болно - IBM өөрийн 53 кубит төхөөрөмжид нэвтрэх боломжийг олгоно гэж амлаж байна. Одоогийн байдлаар 20 компани Q Network нэртэй хөтөлбөрийн дагуу энэхүү давуу эрхийг аваад байна. Тэдгээрийн дотор тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэгч Samsung Electronics, автомашин үйлдвэрлэгч Honda Motor, Daimler, химийн компаниуд JSR, Nagase, JPMorgan Chase & Co банкууд багтжээ. болон Barclays.
Өнөөдөр квант тооцооллыг туршиж буй ихэнх компаниуд үүнийг ирээдүйн салшгүй хэсэг гэж үздэг. Одоо тэдний гол зорилго бол квант тооцоололд юу ажилладаг, юу нь болохгүй байгааг олж мэдэх явдал юм. Мөн технологи бэлэн болсон үед бизнест хамгийн түрүүнд нэвтрүүлэхэд бэлэн байгаарай.
Тээврийн байгууллагууд. Volkswagen компани D-Wave-тай хамтран квант программ буюу замын хөдөлгөөний удирдлагын системийг боловсруулж байна. Шинэ хөтөлбөр хэрэгжсэнээр томоохон хотуудын нийтийн тээврийн байгууллага, такси компаниуд паркаа үр ашигтай ашиглаж, зорчигчдын хүлээх хугацааг багасгах боломжтой болно.
Эрчим хүчний салбар. ExxonMobil болон IBM нар эрчим хүчний салбарт квант тооцооллын хэрэглээг дэмжиж байна. Тэд эрчим хүчний олон төрлийн шинэ технологийг хөгжүүлэх, эрчим хүчний үр ашгийг дээшлүүлэх, хүлэмжийн хийн ялгарлыг бууруулахад чиглэж байна. Эрчим хүчний салбарт тулгарч буй бэрхшээлүүдийн цар хүрээ, нарийн төвөгтэй байдал нь өнөөгийн уламжлалт компьютеруудын хүрээнээс хэтэрсэн бөгөөд квант компьютер дээр туршилт хийхэд тохиромжтой.
Эмийн компаниуд. Accenture Labs нь квант програм хангамжийн 1QBit компанитай хамтран ажиллаж байна. Ердөө 2 сарын дотор тэд атомын түвшинд нарийн төвөгтэй молекулын харилцан үйлчлэлийг загварчлах програмыг ашиглан судалгаанаас үзэл баримтлалын нотолгоо руу шилжсэн. Квантын тооцооллын хүч чадлын ачаар одоо илүү том молекулуудыг шинжлэх боломжтой болсон. Энэ нь нийгэмд юу өгөх вэ? Хамгийн бага гаж нөлөө бүхий шинэлэг эмүүд.
Санхүүгийн салбар. Квантын онолын зарчимд суурилсан технологиуд банкуудын сонирхлыг улам бүр татаж байна. Тэд гүйлгээ, арилжаа болон бусад төрлийн өгөгдлийг аль болох хурдан боловсруулах сонирхолтой байдаг. Barclays болон JP Morgan Chase (IBM-тэй), мөн NatWest (Fujitsu-тай) нар тусгай программ хангамж хөгжүүлэх туршилтаа аль хэдийн хийж байна.
Ийм том корпорациуд хүлээн зөвшөөрч, санаачлагатай квантын анхдагчид гарч ирсэн нь квантын арилжааны боломжтой байдлын талаар маш их зүйлийг хэлж байна. Эрчим хүчний хэмнэлтийг сайжруулахаас эхлээд тээврийн хэрэгслийн маршрутыг оновчтой болгох хүртэл квант тооцооллыг бодит асуудалд ашиглаж байгааг бид аль хэдийн харж байна. Хамгийн гол нь технологи хөгжихийн хэрээр үнэ цэнэ өсөх болно.
Эх сурвалж: www.habr.com