Një nga sfidat kryesore shkencore të kohës sonë është bërë gara për të krijuar kompjuterin e parë kuantik të dobishëm. Mijëra fizikanë dhe inxhinierë marrin pjesë në të. IBM, Google, Alibaba, Microsoft dhe Intel po zhvillojnë konceptet e tyre. Si do ta ndryshojë botën tonë një pajisje e fuqishme kompjuterike dhe pse është kaq e rëndësishme?
Imagjinoni për një moment: është krijuar një kompjuter kuantik i plotë. Është bërë një element i njohur dhe i natyrshëm i jetës sonë. Për llogaritjet klasike tani flitet vetëm në shkollë, në mësimet e historisë. Diku thellë në bodrumet e ftohta, makineritë e fuqishme funksionojnë në kubit për të fuqizuar robotët inteligjentë artificialë. Ata kryejnë të gjitha detyrat e rrezikshme dhe thjesht monotone. Duke ecur nëpër park, ju shikoni përreth dhe shihni të gjitha llojet e robotëve. Krijesat humanoide ecin me qentë, shesin akullore, riparojnë instalimet elektrike dhe fshijnë zonën. Disa modele zëvendësojnë kafshët shtëpiake.
Ne patëm mundësinë të zbulojmë të gjitha sekretet e Universit dhe të shikojmë brenda vetes. Mjekësia ka arritur një nivel të ri - barna inovative po zhvillohen çdo javë. Ne mund të parashikojmë dhe përcaktojmë se ku ndodhen burimet e pakta si gazi dhe nafta. Problemi i ngrohjes globale është zgjidhur, metodat e kursimit të energjisë janë optimizuar dhe nuk ka më bllokime trafiku në qytete. Kompjuteri kuantik jo vetëm që kontrollon të gjitha makinat robotike, por gjithashtu siguron lëvizjen e lirë: monitoron situatën në rrugë, rregullon rrugët dhe merr kontrollin nga drejtuesit nëse është e nevojshme. Kështu mund të duket epoka kuantike.
Rush Kuantik i Arit
Perspektivat e aplikimit janë të mahnitshme, kjo është arsyeja pse investimet në zhvillimet kuantike po rriten çdo vit. Tregu global i kompjuterave kuantike u vlerësua në 81,6 milion dollarë në 2018. Ekspertët e Market.us vlerësojnë se deri në vitin 2026 do të arrijë në 381,6 milionë dollarë. Kjo do të thotë, do të rritet me një mesatare prej 21,26% në vit nga 2019 në 2026.
Kjo rritje nxitet nga përdorimi në rritje i kriptografisë kuantike në aplikacionet e sigurisë dhe i nxitur nga investimet nga palët e interesuara të tregut të informatikës kuantike. Deri në fillim të këtij viti, investitorët privatë kishin financuar të paktën 52 kompani të teknologjisë kuantike në mbarë botën, sipas një analize të revistës shkencore Nature. Lojtarët kryesorë si IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel dhe D-Wave Systems po luftojnë për të krijuar një kompjuter kuantik praktikisht të zbatueshëm.
Po, për sa kohë që paratë që rrjedhin në këtë zonë çdo vit përfaqësojnë një shpenzim të vogël (krahasuar me 2018 miliardë dollarë në investimin e AI në 9,3). Por këto shifra janë domethënëse për një industri të papjekur që nuk mburret ende me tregues të performancës.
Zgjidhja e problemeve kuantike
Duhet të kuptoni se sot teknologjia është ende në fillimet e saj. Ishte e mundur të krijoheshin vetëm prototipe të makinave kuantike dhe sistemeve të vetme eksperimentale. Ata janë në gjendje të ekzekutojnë algoritme fikse me kompleksitet të ulët. Kompjuteri i parë 2-kubit u krijua në vitin 1998 dhe njerëzimit iu deshën 21 vjet për t'i sjellë pajisjet në nivelin e duhur, të ashtuquajturën "supremaci kuantike". Ky term u krijua nga profesori i Caltech John Preskill. Dhe kjo nënkupton aftësinë e pajisjeve kuantike për të zgjidhur problemet më shpejt se kompjuterët klasikë më të fuqishëm.
Një përparim në këtë fushë është bërë nga kompania kaliforniane Google. Në shtator 2019, korporata njoftoi se pajisja e saj Sycamore 53-kubit përfundoi një llogaritje në 200 sekonda që do t'i duheshin një superkompjuteri modern 10 vjet për të përfunduar. Deklarata shkaktoi shumë polemika. IBM kategorikisht nuk u pajtua me llogaritjet e tilla. Në blogun e saj, kompania shkroi se superkompjuteri i saj Summit do ta përballojë këtë detyrë në 000 ditë. Dhe gjithçka që nevojitet është të rritet kapaciteti i ruajtjes së diskut. Megjithëse në realitet ndryshimi nuk ishte aq kolosal, Google ishte me të vërtetë i pari që arriti "supremacinë kuantike". Dhe ky është një moment historik i rëndësishëm në kërkimin kompjuterik. Por asgjë më shumë. Arritja e Sycamore është thjesht për qëllime demonstrimi. Nuk ka zbatim praktik dhe është i padobishëm për zgjidhjen e problemeve reale.
Problemi kryesor është hardueri. Ndërsa bitet tradicionale llogaritëse kanë një vlerë prej 0 ose 1, në botën e çuditshme kuantike, kubitët mund të jenë në të dy gjendjet në të njëjtën kohë. Kjo veti quhet mbivendosje. Kubitët janë si maja rrotulluese: ato rrotullohen në drejtim të akrepave të orës dhe në të kundërt, lëvizin lart e poshtë. Nëse kjo ju duket konfuze, atëherë jeni në shoqëri të shkëlqyer. Richard Feynman dikur tha: "Nëse mendoni se kuptoni mekanikën kuantike, nuk e kuptoni atë." Fjalë të guximshme nga njeriu që fitoi çmimin Nobel për... mekanikën kuantike.
Pra, kubitët janë jashtëzakonisht të paqëndrueshëm dhe i nënshtrohen ndikimeve të jashtme. Një makinë që kalon nën dritaret e laboratorit, zhurma e brendshme e sistemit të ftohjes, një grimcë kozmike fluturuese - çdo ndërhyrje e rastësishme, çdo ndërveprim prish sinkronitetin e tyre dhe ato zbërthehen. Kjo është e dëmshme për kompjuterin.
Pyetja kryesore për zhvillimin e llogaritjes kuantike është se cila zgjidhje harduerike nga shumë të eksploruara do të sigurojë stabilitetin e kubitëve. Kushdo që zgjidh problemin e koherencës dhe i bën kompjuterët kuantikë aq të zakonshëm sa GPU-të, do të fitojë çmimin Nobel dhe do të bëhet personi më i pasur në botë.
Rruga drejt komercializimit
Në vitin 2011, kompania kanadeze D-Wave Systems Inc. ishte i pari që shiti kompjuterë kuantikë, megjithëse dobia e tyre është e kufizuar në disa probleme matematikore. Dhe në muajt e ardhshëm, miliona zhvillues do të jenë në gjendje të fillojnë të përdorin procesorë kuantikë përmes cloud - IBM premton të sigurojë akses në pajisjen e saj 53-qubit. Deri më tani, 20 kompani e kanë marrë këtë privilegj në kuadër të një programi të quajtur Q Network. Midis tyre janë prodhuesi i pajisjeve Samsung Electronics, prodhuesit e automjeteve Honda Motor dhe Daimler, kompanitë kimike JSR dhe Nagase, bankat JPMorgan Chase & Co. dhe Barclays.
Shumica e kompanive që eksperimentojnë me llogaritjen kuantike sot e shohin atë si një pjesë integrale të së ardhmes. Misioni i tyre kryesor tani është të zbulojnë se çfarë funksionon në llogaritjen kuantike dhe çfarë jo. Dhe jini gati të jeni të parët që do të futni teknologjinë në biznes kur ajo të jetë gati.
Organizatat e transportit. Volkswagen, së bashku me D-Wave, po zhvillon një aplikacion kuantik - një sistem kontrolli të trafikut. Programi i ri do t'u mundësojë organizatave të transportit publik dhe kompanive të taksive në qytetet e mëdha të përdorin flotën e tyre në mënyrë më efikase dhe të minimizojnë kohën e pritjes së pasagjerëve.
Sektori i energjisë. ExxonMobil dhe IBM po promovojnë përdorimin e llogaritjes kuantike në sektorin e energjisë. Ato janë të fokusuara në zhvillimin e një sërë teknologjish të reja energjetike, përmirësimin e efikasitetit të energjisë dhe reduktimin e emetimeve të gazeve serrë. Shkalla dhe kompleksiteti i sfidave me të cilat përballet sektori i energjisë janë përtej fushëveprimit të kompjuterëve tradicionalë të sotëm dhe janë të përshtatshëm për testimin në kompjuterë kuantikë.
Kompanitë farmaceutike. Accenture Labs është në partneritet me 1QBit, një kompani softuerësh kuantike. Në vetëm 2 muaj, ata kaluan nga kërkimi në vërtetimin e konceptit - duke përdorur një aplikacion për të modeluar ndërveprimet komplekse molekulare në nivele atomike. Falë fuqisë së llogaritjes kuantike, tani është e mundur të analizohen molekula më të mëdha. Çfarë do t'i japë kjo shoqërisë? Barna inovative me më pak efekte anësore.
Sektori financiar. Teknologjitë e bazuara në parimet e teorisë kuantike po tërheqin gjithnjë e më shumë interesin e bankave. Ata janë të interesuar të përpunojnë transaksione, tregti dhe lloje të tjera të dhënash sa më shpejt që të jetë e mundur. Barclays dhe JP Morgan Chase (me IBM), si dhe NatWest (me Fujitsu) tashmë po kryejnë eksperimentet e tyre në zhvillimin e softuerit të specializuar.
Pranimi nga korporata të tilla të mëdha dhe shfaqja e pionierëve sipërmarrës kuantikë flet shumë për qëndrueshmërinë komerciale të kuantit. Tashmë po shohim që llogaritja kuantike po zbatohet në problemet e botës reale, nga përmirësimi i efikasitetit të energjisë deri te optimizimi i rrugëve të automjeteve. Dhe më e rëndësishmja, vlera e teknologjisë do të rritet me zhvillimin e saj.
Burimi: www.habr.com