Një nga sfidat kryesore shkencore të kohës sonë është gara për të krijuar kompjuterin e parë të dobishëm kuantik. Në të janë angazhuar mijëra fizikantë dhe inxhinierë. IBM, Google, Alibaba, Microsoft dhe Intel po zhvillojnë konceptet e tyre. Si do ta ndryshonte kjo pajisje e fuqishme llogaritëse botën tonë, dhe pse është kaq e rëndësishme?
Imagjinoni për një moment: një kompjuter kuantik i plotë është krijuar. Ai është bërë një element normal dhe natyror i jetës sonë. Për llogaritjet klasike flitet vetëm në shkollë, në orët e historisë. Diku thellë në bodrumet e ftohta, makinat e fuqishme operojnë me kubitë për të mbështetur funksionimin e robotëve të pajisur me inteligjencë artificiale. Ata kryejnë të gjitha punët e rrezikshme dhe thjesht monotone. Ndërsa shëtisni në park, shikoni rreth e rrotull dhe shihni robota të ndryshëm. Qenia njerëzore që shëtisin qen, shesin akullore, rregullojnë telat elektrike, dhe pastrimin e territorit. Disa modele zëvendësojnë kafshët shtëpiake.
Kemi fituar mundësinë të zbulojmë të gjitha sekretet e Universit dhe të shohim brenda vetes. Medicina ka arritur një nivel të ri - ilaçe inovative po zhvillohen çdo javë. Mund të parashikojmë dhe të përcaktojmë ku ndodhen burimet e pakta, si gazi dhe nafta. Problemi i ngrohjes globale është zgjidhur, metodat e kursimit të energjisë janë optimizuar, dhe në qytete nuk ka më trafik. Kompjuteri kuantik jo vetëm që menaxhon të gjitha makinat robotike, por gjithashtu siguron lëvizjen e lirë: monitoron situatën në rrugë, korrigjon itinerarët dhe merr kontrollin nga drejtuesit në rast nevoje. Kështu mund të duket epoka kuantike.
Shfrytëzimi kuantik i e gold rush
Perspektivat për aplikim janë mahnitëse, prandaj investimet në zhvillimet kuantike po rriten çdo vit. Tregu global i llogaritjeve kuantike u vlerësua në 81.6 milion dollarë amerikanë në vitin 2018. Specialistët e Market.us supozojnë se deri në vitin 2026 do të arrijë 381.6 milion dollarë amerikanë. Kjo do të thotë se do të rritet mesatarisht me 21.26% në vit nga viti 2019 deri në vitin 2026.
Ky ky ky këtë rritje është stimuluar nga përdorimi në rritje i kriptografisë optimale në aplikacionet e sigurisë dhe lidhet me investimet e palëve të interesuara në tregun e kompjuterëve kuantikë. deri në fillim të këtij viti, sipas analizës së revistës shkencore Nature, investitorët privatë kanë financuar të paktën 52 kompani në teknologjitë kuantike në të gjithë botën. Në krijimin e një kompjuteri kuantik praktik janë angazhuar aktorë të mëdhenj si IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel, D-Wave Systems.
Po, për sa kohë që fondet që hyjnë në këtë fushë çdo vit përfaqësojnë një shpenzim të vogël (për krahasim: në 2018, investimet në AI arritën 9,3 miliardë dollarë). Por këto shifra janë të rëndësishme për një industri të papjekur, e cila ende nuk mund të mburret me tregues të efektivitetit.
Zgjidhja e problemeve kuantike
Duhet të kuptohet se teknologjia ende ndodhet në fillimet e saj. Kemi arritur të krijojmë vetëm prototipa të makinave kuantike, disa sisteme eksperimentale. Ato janë në gjendje të ekzekutojnë algoritme fikse të nivelit të vogël. Kompjuteri i parë 2-kubit u krijua në vitin 1998, dhe njerëzimit i duheshin 21 vjet për ta çuar pajisjen në një nivel të duhur, të quajtur "supremaci kuantike". Ky term u miratua nga profesori i Institutit Teknologjik të Kalifornisë, John Preskill. Ai nënkupton aftësinë e pajisjeve kuantike për të zgjidhur probleme më shpejt se kompjuterët klasikë më të fuqishëm.
KALIFORNIA, kompania Google bëri një avancim të rëndësishëm në këtë fushë. Në Shtator 2019, korporata shpalli se pajisja e saj 53-kubitëve Sycamore arriti të kryejë një llogaritje në 200 sekonda, kurse për të njëjtën detyrë do të duheshin 10,000 vjet për superkompjuterin më modern. Kjo deklaratë shkaktoi shumë polemika. Në IBM, ata nuk ishin të pajtimit me këto llogaritje. Në blogun e tyre, kompania shkroi se superkompjuteri i tyre Summit do të realizonte këtë detyrë brenda 2.5 ditëve. Tani, gjithçka që nevojitet, është të rritet kapaciteti i ruajtjes në disk. Megjithëse rezultati real nuk ishte aq monumental, Google ishte me të vërtetë kompania e parë që arriti 'supremacinë kuantike'. Kjo është një pikë e rëndësishme në kërkimin kompjuterik, por jo më shumë se kaq. Heroizmi i Sycamore-it ka karakter demonstrues. Ai nuk ka aplikim praktik dhe është i paarritshëm për zgjidhjen e problemeve reale.
Problemi kryesor është hardueri. Nëse bitet tradicionale të llogaritjes kanë vlerën 0 ose 1, në botën e çuditshme kuantike kubitet mund të jenë në të dyja gjendjet njëkohësisht. Ky atribut quhet superpozitë. Kubitet ngjajnë me luftarët që rrotullohen: ato rrotullohen njëkohësisht në drejtim të akrepave dhe kundër akrepave, lëvizin lart e poshtë. Nëse e konsideroni këtë të ngatërruar, jeni në një shoqëri të shkëlqyer. Richard Feynman ka thënë dikur: 'Nëse mendoni se e kuptoni mekanikën kuantike, atëherë nuk e kuptoni.' Fjalë guximshme nga një njeri që mori Çmimin Nobel për ... mekanikën kuantike.
Pra, kubitet janë jashtëzakonisht të paqëndrueshëm dhe të ndjeshëm ndaj ndikimeve të jashtme. Një makinë që kalon poshtë dritareve të laboratorit, zhurma e brendshme e sistemit të ftohjes, një grimcë kozmike që fluturon — çdo ndalesë e rastit, çdo ndërveprim prishin sinkronizimin e tyre dhe ata dekogerohen. Kjo është vdekjeprurëse për llogaritjet.
Çështja kyçe për zhvillimin e llogaritjeve kuantike është se cila zgjidhje harduerike nga shumë të hulumtuara do të sigurojë stabilitetin e kubiteve. Kushdo që zgjidh problemin e prishjes së koherencës dhe bën që kompjuterët kuantikë të jenë po aq të përhapur sa procesorët grafikë do të marrë Çmimin Nobel dhe do të bëhet njeriu më i pasur në botë.
Rrugëtimi drejt komercializimit
Në vitin 2011, kompania kanadeze D-Wave Systems Inc. ishte e para që filloi të shiste kompjuterë kuantikë, megjithëse përdorimi i tyre është i kufizuar në disa probleme matematikore. Ndërsa në muajt e ardhshëm, miliona zhvillues do të jenë në gjendje të fillojnë të përdorin procesorë kuantikë përmes cloud-it — IBM premton të ofrojë akses në pajisjen e saj me 53 kubit. Deri tani, 20 kompani kanë marrë këtë privilegj në kuadër të programit të quajtur Q Network. Mes tyre janë prodhuesi i teknologjisë Samsung Electronics, prodhuesit e makinave Honda Motor dhe Daimler, kompanitë kimike JSR dhe Nagase, bankat JPMorgan Chase & Co. dhe Barclays.
Shumica e kompanive që eksperimenti sot me llogaritjet kuantike, i shohin ato si një përbërës të domosdoshëm të të ardhmes. Misioni i tyre kryesor tani është të zbulojnë se çfarë funksionon në llogaritjet kuantike dhe çfarë jo. Dhe të jenë të gatshëm të aplikojnë teknologjinë në biznes, kur ajo të jetë e gatshëm.
Organizatat e transportit. Volkswagen në bashkëpunim me kompaninë D-Wave po zhvillon një aplikacion kuantik — një sistem menaxhimi të trafik. Programi i ri do t'u japë mundësi organizatave të transportit publik dhe kompanive të taksive në qytetet e mëdha të përdorin më efikasitet flotën e tyre dhe të minimizojnë kohën e pritjes së pasagjerëve.
Sektori energjetik. ExxonMobil dhe IBM po promovojnë aplikimin e llogaritjeve kuantike në energjetikë. Ata janë të përqendruar në zhvillimin e një sërë teknologjish të reja energjetike, përmirësimin e efikasitetit energjetik dhe reduktimin e emisioneve të gazrave serrë. Shkalla dhe kompleksiteti i problemeve me të cilat përballet sektori energjetik kalon përtej kompjuterëve tradicionalë modernë dhe janë më të përshtatshëm për testim në kuantor.
Kompani farmaceutike. Accenture Labs po bashkëpunon me 1QBit, një kompani zhvillimi të softuerit kuantik. Brenda vetëm 2 muajsh nga kërkimi, ata kaluan në verifikimin e konceptit — aplikimin e një aplikacioni për modelimin e ndërveprimeve molekulare komplekse në nivele atomike. Falë fuqisë së llogaritjeve kuantike, u bë e mundur të analizohej molekulat më të mëdha. Çfarë do të sjellë kjo për shoqërinë? Barnat inovative me efekte anësore më të vogla.
Sektori financiar. Teknologjitë e bazuara në parimet e teorisë kuantike po tërheqin gjithnjë e më shumë interesin e bankave. Ato janë të interesuara të përpunojnë transaksionet, marrëveshjet dhe lloje të tjera të të dhënave sa më shpejt të jetë e mundur. Eksperimentet e tyre për zhvillimin e softuerit të specializuar tashmë po i zhvillojnë Barclays dhe JP Morgan Chase (me IBM), si dhe NatWest (me Fujitsu).
Pranimi nga kompani të tilla të mëdha dhe shfaqja e pionierëve të guximshëm kuantikë flasin për nga qëndrueshmëria komerciale e kuantës. Ne tashmë po shohim se si kompjuterët kuantikë aplikohen për probleme të botës reale - nga rritja e efikasitetit energjetik deri te optimizimi i rrugëve të transportit. Dhe është e rëndësishme të themi se vlera e teknologjisë do të rritet me përparimin e saj.
Burimi: habr.com
