బిట్‌లకు బదులుగా క్విట్‌లు: క్వాంటం కంప్యూటర్‌లు మన కోసం ఎలాంటి భవిష్యత్తును కలిగి ఉన్నాయి?

మన కాలంలోని ప్రధాన శాస్త్రీయ సవాళ్లలో మొదటి ఉపయోగకరమైన క్వాంటం కంప్యూటర్‌ను సృష్టించడం రేసుగా మారింది. వేలాది మంది భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు మరియు ఇంజనీర్లు ఇందులో పాల్గొంటారు. IBM, Google, Alibaba, Microsoft మరియు Intel తమ కాన్సెప్ట్‌లను అభివృద్ధి చేస్తున్నాయి. శక్తివంతమైన కంప్యూటింగ్ పరికరం మన ప్రపంచాన్ని ఎలా మారుస్తుంది మరియు ఇది ఎందుకు చాలా ముఖ్యమైనది?

ఒక్క క్షణం ఆలోచించండి: పూర్తి స్థాయి క్వాంటం కంప్యూటర్ సృష్టించబడింది. ఇది మన జీవితంలో సుపరిచితమైన మరియు సహజమైన అంశంగా మారింది. క్లాసికల్ లెక్కలు ఇప్పుడు పాఠశాలలో, చరిత్ర పాఠాలలో మాత్రమే మాట్లాడబడుతున్నాయి. చల్లని నేలమాళిగల్లో ఎక్కడో లోతైన, శక్తివంతమైన యంత్రాలు కృత్రిమంగా తెలివైన రోబోట్‌లకు శక్తినిచ్చే క్విట్‌లపై పనిచేస్తాయి. వారు అన్ని ప్రమాదకరమైన మరియు కేవలం మార్పులేని పనులను చేస్తారు. పార్క్ గుండా వెళుతున్నప్పుడు, మీరు చుట్టూ చూస్తారు మరియు అన్ని రకాల రోబోట్‌లను చూస్తారు. హ్యూమనాయిడ్ జీవులు కుక్కలను నడుపుతాయి, ఐస్ క్రీం అమ్ముతాయి, ఎలక్ట్రికల్ వైరింగ్‌ను రిపేర్ చేస్తాయి మరియు ఆ ప్రాంతాన్ని స్వీప్ చేస్తాయి. కొన్ని నమూనాలు పెంపుడు జంతువులను భర్తీ చేస్తాయి.

విశ్వం యొక్క అన్ని రహస్యాలను బహిర్గతం చేయడానికి మరియు మనలో మనం చూసుకునే అవకాశం మాకు లభించింది. ఔషధం కొత్త స్థాయికి చేరుకుంది - ప్రతి వారం వినూత్న మందులు అభివృద్ధి చేయబడుతున్నాయి. గ్యాస్ మరియు చమురు వంటి అరుదైన వనరులు ఎక్కడ ఉన్నాయో మనం అంచనా వేయవచ్చు మరియు గుర్తించవచ్చు. గ్లోబల్ వార్మింగ్ సమస్య పరిష్కరించబడింది, శక్తి పొదుపు పద్ధతులు ఆప్టిమైజ్ చేయబడ్డాయి మరియు నగరాల్లో ట్రాఫిక్ జామ్‌లు లేవు. క్వాంటం కంప్యూటర్ అన్ని రోబోటిక్ కార్లను నియంత్రించడమే కాకుండా, ఉచిత కదలికను కూడా నిర్ధారిస్తుంది: ఇది రోడ్లపై పరిస్థితిని పర్యవేక్షిస్తుంది, మార్గాలను సర్దుబాటు చేస్తుంది మరియు అవసరమైతే డ్రైవర్ల నుండి నియంత్రణను తీసుకుంటుంది. క్వాంటం యుగం ఇలా ఉండవచ్చు.

క్వాంటం గోల్డ్ రష్

అప్లికేషన్ అవకాశాలు అద్భుతంగా ఉన్నాయి, అందుకే క్వాంటం డెవలప్‌మెంట్‌లలో పెట్టుబడులు ప్రతి సంవత్సరం పెరుగుతున్నాయి. గ్లోబల్ క్వాంటం కంప్యూటింగ్ మార్కెట్ విలువ 81,6లో $2018 మిలియన్లు. 2026 నాటికి ఇది $381,6 మిలియన్లకు చేరుతుందని Market.us నిపుణులు అంచనా వేస్తున్నారు. అంటే, ఇది 21,26 నుండి 2019 వరకు సంవత్సరానికి సగటున 2026% పెరుగుతుంది.

ఈ వృద్ధికి సెక్యూరిటీ అప్లికేషన్లలో క్వాంటం క్రిప్టోగ్రఫీ యొక్క పెరుగుతున్న ఉపయోగం మరియు క్వాంటం కంప్యూటింగ్ మార్కెట్ వాటాదారుల నుండి పెట్టుబడుల ద్వారా నడపబడుతుంది. సైంటిఫిక్ జర్నల్ నేచర్ చేసిన విశ్లేషణ ప్రకారం, ఈ సంవత్సరం ప్రారంభం నాటికి, ప్రైవేట్ పెట్టుబడిదారులు ప్రపంచవ్యాప్తంగా కనీసం 52 క్వాంటం టెక్నాలజీ కంపెనీలకు నిధులు సమకూర్చారు. IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel మరియు D-Wave Systems వంటి ప్రధాన ప్లేయర్‌లు ఆచరణాత్మకంగా వర్తించే క్వాంటం కంప్యూటర్‌ను రూపొందించడానికి కష్టపడుతున్నాయి.

అవును, ప్రతి సంవత్సరం ఈ ప్రాంతంలోకి ప్రవహించే డబ్బు ఒక చిన్న వ్యయాన్ని సూచిస్తుంది (2018లో AI పెట్టుబడిలో $9,3 బిలియన్లతో పోలిస్తే). కానీ పనితీరు సూచికలను ఇంకా గొప్పగా చెప్పని అపరిపక్వ పరిశ్రమకు ఈ సంఖ్యలు ముఖ్యమైనవి.

క్వాంటం సమస్యలను పరిష్కరించడం

ఈ రోజు సాంకేతికత ఇంకా ప్రారంభ దశలోనే ఉందని మీరు అర్థం చేసుకోవాలి. క్వాంటం యంత్రాలు మరియు ఒకే ప్రయోగాత్మక వ్యవస్థల నమూనాలను మాత్రమే సృష్టించడం సాధ్యమైంది. వారు తక్కువ సంక్లిష్టత యొక్క స్థిర అల్గోరిథంలను అమలు చేయగలరు. మొదటి 2-క్విట్ కంప్యూటర్ 1998లో సృష్టించబడింది మరియు "క్వాంటం ఆధిపత్యం" అని పిలవబడే పరికరాలను సరైన స్థాయికి తీసుకురావడానికి మానవాళికి 21 సంవత్సరాలు పట్టింది. ఈ పదాన్ని కాల్టెక్ ప్రొఫెసర్ జాన్ ప్రెస్‌కిల్ ఉపయోగించారు. మరియు ఇది అత్యంత శక్తివంతమైన క్లాసికల్ కంప్యూటర్ల కంటే వేగంగా సమస్యలను పరిష్కరించగల క్వాంటం పరికరాల సామర్థ్యాన్ని సూచిస్తుంది.

ఈ ప్రాంతంలో కాలిఫోర్నియా కంపెనీ గూగుల్ ఒక పురోగతిని సాధించింది. సెప్టెంబర్ 2019లో, కార్పొరేషన్ తన 53-క్విట్ సైకామోర్ పరికరం 200 సెకన్లలో ఒక గణనను పూర్తి చేసిందని, ఇది అత్యాధునిక సూపర్ కంప్యూటర్‌ను పూర్తి చేయడానికి 10 సంవత్సరాలు పడుతుందని ప్రకటించింది. ఆ ప్రకటన పెద్ద దుమారాన్ని రేపింది. అటువంటి లెక్కలతో IBM నిర్ద్వంద్వంగా ఏకీభవించలేదు. సమ్మిట్ సూపర్ కంప్యూటర్ 000 రోజుల్లో ఈ పనిని ఎదుర్కొంటుందని కంపెనీ తన బ్లాగ్‌లో రాసింది. మరియు డిస్క్ నిల్వ సామర్థ్యాన్ని పెంచడం మాత్రమే అవసరం. వాస్తవానికి వ్యత్యాసం అంత పెద్దది కానప్పటికీ, "క్వాంటం ఆధిపత్యం" సాధించిన మొదటిది Google. మరియు ఇది కంప్యూటర్ పరిశోధనలో ఒక ముఖ్యమైన మైలురాయి. కానీ ఇంకేమీ లేదు. సైకామోర్ యొక్క ఫీట్ పూర్తిగా ప్రదర్శన ప్రయోజనాల కోసం. ఇది ఆచరణాత్మక అప్లికేషన్ లేదు మరియు నిజమైన సమస్యలను పరిష్కరించడానికి పనికిరానిది.

ప్రధాన సమస్య హార్డ్‌వేర్. సాంప్రదాయ గణన బిట్‌లు 0 లేదా 1 విలువను కలిగి ఉండగా, విచిత్రమైన క్వాంటం ప్రపంచంలో, క్విట్‌లు ఒకే సమయంలో రెండు రాష్ట్రాలలో ఉంటాయి. ఈ లక్షణాన్ని సూపర్‌పొజిషన్ అంటారు. క్విట్‌లు స్పిన్నింగ్ టాప్‌ల వంటివి: అవి సవ్యదిశలో మరియు అపసవ్య దిశలో తిరుగుతాయి, పైకి క్రిందికి కదులుతాయి. మీకు ఇది గందరగోళంగా అనిపిస్తే, మీరు గొప్ప కంపెనీలో ఉన్నారు. రిచర్డ్ ఫేన్మాన్ ఒకసారి ఇలా అన్నాడు, "మీరు క్వాంటం మెకానిక్స్ను అర్థం చేసుకున్నారని అనుకుంటే, అది మీకు అర్థం కాదు." క్వాంటం మెకానిక్స్ కోసం నోబెల్ బహుమతిని గెలుచుకున్న వ్యక్తి నుండి ధైర్యమైన మాటలు.

కాబట్టి, క్విట్‌లు చాలా అస్థిరంగా ఉంటాయి మరియు బాహ్య ప్రభావాలకు లోబడి ఉంటాయి. ప్రయోగశాల కిటికీల క్రింద ప్రయాణిస్తున్న కారు, శీతలీకరణ వ్యవస్థ యొక్క అంతర్గత శబ్దం, ఎగిరే కాస్మిక్ కణం - ఏదైనా యాదృచ్ఛిక జోక్యం, ఏదైనా పరస్పర చర్య వాటి సమకాలీకరణకు భంగం కలిగిస్తాయి మరియు అవి డీకోహెర్ అవుతాయి. ఇది కంప్యూటింగ్‌కు హానికరం.

క్వాంటం కంప్యూటింగ్ అభివృద్ధికి కీలకమైన ప్రశ్న ఏమిటంటే, అనేక అన్వేషించిన వాటి నుండి ఏ హార్డ్‌వేర్ పరిష్కారం క్విట్‌ల స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారిస్తుంది. కోహెరెన్స్ సమస్యను పరిష్కరించి, క్వాంటం కంప్యూటర్‌లను GPUల వలె సాధారణం చేసే వ్యక్తి నోబెల్ బహుమతిని గెలుచుకుని ప్రపంచంలోనే అత్యంత ధనవంతుడు అవుతాడు.

వాణిజ్యీకరణకు మార్గం

2011లో, కెనడియన్ కంపెనీ డి-వేవ్ సిస్టమ్స్ ఇంక్. క్వాంటం కంప్యూటర్లను విక్రయించిన మొదటి వ్యక్తి, అయినప్పటికీ వాటి ఉపయోగం కొన్ని గణిత సమస్యలకు మాత్రమే పరిమితం చేయబడింది. మరియు రాబోయే నెలల్లో, మిలియన్ల మంది డెవలపర్‌లు క్లౌడ్ ద్వారా క్వాంటం ప్రాసెసర్‌లను ఉపయోగించడం ప్రారంభించగలరు - IBM దాని 53-క్విట్ పరికరానికి యాక్సెస్‌ను అందించడానికి హామీ ఇచ్చింది. క్యూ నెట్‌వర్క్ అనే ప్రోగ్రామ్ కింద ఇప్పటివరకు 20 కంపెనీలు ఈ ప్రత్యేకతను పొందాయి. వాటిలో పరికరాల తయారీదారు శామ్‌సంగ్ ఎలక్ట్రానిక్స్, వాహన తయారీదారులు హోండా మోటార్ మరియు డైమ్లర్, రసాయన కంపెనీలు JSR మరియు నాగసే, బ్యాంకులు JP మోర్గాన్ చేజ్ & కో ఉన్నాయి. మరియు బార్క్లేస్.

నేడు క్వాంటం కంప్యూటింగ్‌తో ప్రయోగాలు చేస్తున్న చాలా కంపెనీలు దానిని భవిష్యత్తులో అంతర్భాగంగా చూస్తున్నాయి. క్వాంటం కంప్యూటింగ్‌లో ఏది పని చేస్తుందో మరియు ఏది పని చేయదో తెలుసుకోవడమే ఇప్పుడు వారి ప్రధాన లక్ష్యం. మరియు అది సిద్ధంగా ఉన్నప్పుడు వ్యాపారంలో సాంకేతికతను ప్రవేశపెట్టిన మొదటి వ్యక్తిగా సిద్ధంగా ఉండండి.

రవాణా సంస్థలు. వోక్స్‌వ్యాగన్, డి-వేవ్‌తో కలిసి క్వాంటం అప్లికేషన్‌ను అభివృద్ధి చేస్తోంది - ట్రాఫిక్ నియంత్రణ వ్యవస్థ. కొత్త కార్యక్రమం పెద్ద నగరాల్లోని ప్రజా రవాణా సంస్థలు మరియు టాక్సీ కంపెనీలు తమ విమానాలను మరింత సమర్థవంతంగా ఉపయోగించుకోవడానికి మరియు ప్రయాణీకుల నిరీక్షణ సమయాన్ని తగ్గించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది.

శక్తి రంగం. ExxonMobil మరియు IBM శక్తి రంగంలో క్వాంటం కంప్యూటింగ్ వినియోగాన్ని ప్రోత్సహిస్తున్నాయి. వారు కొత్త శక్తి సాంకేతికతల శ్రేణిని అభివృద్ధి చేయడం, శక్తి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడం మరియు గ్రీన్‌హౌస్ వాయు ఉద్గారాలను తగ్గించడంపై దృష్టి సారించారు. శక్తి రంగం ఎదుర్కొంటున్న సవాళ్ల స్థాయి మరియు సంక్లిష్టత నేటి సాంప్రదాయ కంప్యూటర్‌ల పరిధికి మించినవి మరియు క్వాంటం వాటిపై పరీక్షించడానికి బాగా సరిపోతాయి.

ఫార్మాస్యూటికల్ కంపెనీలు. Accenture Labs 1QBit, క్వాంటం సాఫ్ట్‌వేర్ కంపెనీతో భాగస్వామ్యం కలిగి ఉంది. కేవలం 2 నెలల్లో, వారు పరిశోధన నుండి ప్రూఫ్-ఆఫ్-కాన్సెప్ట్‌కి వెళ్లారు-అణు స్థాయిలలో సంక్లిష్ట పరమాణు పరస్పర చర్యలను మోడల్ చేయడానికి అప్లికేషన్‌ను ఉపయోగించి. క్వాంటం కంప్యూటింగ్ శక్తికి ధన్యవాదాలు, ఇప్పుడు పెద్ద అణువులను విశ్లేషించడం సాధ్యమవుతుంది. ఇది సమాజానికి ఏమి ఇస్తుంది? తక్కువ దుష్ప్రభావాలు కలిగిన వినూత్న మందులు.

ఆర్థిక రంగం. క్వాంటం థియరీ సూత్రాలపై ఆధారపడిన సాంకేతికతలు బ్యాంకుల ఆసక్తిని ఎక్కువగా ఆకర్షిస్తున్నాయి. లావాదేవీలు, ట్రేడ్‌లు మరియు ఇతర రకాల డేటాను వీలైనంత త్వరగా ప్రాసెస్ చేయడంలో వారు ఆసక్తిని కలిగి ఉన్నారు. బార్క్లేస్ మరియు JP మోర్గాన్ చేజ్ (IBMతో), అలాగే నాట్‌వెస్ట్ (ఫుజిట్సుతో) ఇప్పటికే ప్రత్యేక సాఫ్ట్‌వేర్ అభివృద్ధిలో తమ ప్రయోగాలను నిర్వహిస్తున్నాయి.

అటువంటి పెద్ద సంస్థల ఆమోదం మరియు ఔత్సాహిక క్వాంటం మార్గదర్శకుల ఆవిర్భావం క్వాంటం యొక్క వాణిజ్య సాధ్యత గురించి మాట్లాడుతుంది. శక్తి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడం నుండి వాహన మార్గాలను ఆప్టిమైజ్ చేయడం వరకు వాస్తవ-ప్రపంచ సమస్యలకు క్వాంటం కంప్యూటింగ్ వర్తింపజేయడాన్ని మేము ఇప్పటికే చూస్తున్నాము. మరియు ముఖ్యంగా, సాంకేతికత అభివృద్ధి చెందుతున్నప్పుడు దాని విలువ పెరుగుతుంది.

మూలం: www.habr.com