Ang isa sa mga pangunahing pang-agham na hamon sa ating panahon ay naging karera upang lumikha ng unang kapaki-pakinabang na quantum computer. Libu-libong physicist at inhinyero ang lumahok dito. Ang IBM, Google, Alibaba, Microsoft at Intel ay nagpapaunlad ng kanilang mga konsepto. Paano mababago ng isang malakas na computing device ang ating mundo, at bakit ito napakahalaga?
Isipin sandali: isang ganap na quantum computer ang nalikha. Ito ay naging pamilyar at natural na elemento ng ating buhay. Ang mga klasikal na kalkulasyon ay pinag-uusapan lamang ngayon sa paaralan, sa mga aralin sa kasaysayan. Sa isang lugar na malalim sa malamig na mga basement, ang mga makapangyarihang makina ay nagpapatakbo sa mga qubit upang paganahin ang mga robot na artipisyal na intelihente. Ginagawa nila ang lahat ng mga mapanganib at simpleng monotonous na gawain. Habang naglalakad sa parke, tumingin ka sa paligid at nakita mo ang lahat ng uri ng mga robot. Ang mga humanoid na nilalang ay naglalakad sa mga aso, nagbebenta ng ice cream, nag-aayos ng mga kable ng kuryente, at nagwawalis sa lugar. Pinapalitan ng ilang modelo ang mga alagang hayop.
Nagkaroon kami ng pagkakataong ibunyag ang lahat ng mga lihim ng Uniberso at tingnan ang aming sarili. Umabot na sa bagong antas ang medisina - ang mga makabagong gamot ay ginagawa bawat linggo. Maaari nating hulaan at matukoy kung saan matatagpuan ang mga kakaunting mapagkukunan tulad ng gas at langis. Ang problema ng global warming ay nalutas na, ang mga paraan ng pagtitipid ng enerhiya ay na-optimize, at wala nang mga trapiko sa mga lungsod. Hindi lamang kinokontrol ng quantum computer ang lahat ng robotic na kotse, ngunit tinitiyak din nito ang malayang paggalaw: sinusubaybayan nito ang sitwasyon sa mga kalsada, inaayos ang mga ruta at kinokontrol ang mga driver kung kinakailangan. Ito ang maaaring hitsura ng quantum age.
Quantum Gold Rush
Ang mga prospect ng aplikasyon ay kamangha-mangha, kaya naman ang mga pamumuhunan sa quantum development ay lumalaki bawat taon. Ang pandaigdigang merkado ng quantum computing ay nagkakahalaga ng $81,6 milyon noong 2018. Tinatantya ng mga eksperto sa Market.us na sa 2026 aabot ito sa $381,6 milyon. Ibig sabihin, tataas ito ng average na 21,26% kada taon mula 2019 hanggang 2026.
Ang paglago na ito ay pinalakas ng lumalagong paggamit ng quantum cryptography sa mga aplikasyon ng seguridad at hinihimok ng mga pamumuhunan mula sa mga stakeholder ng market ng quantum computing. Sa simula ng taong ito, pinondohan ng mga pribadong mamumuhunan ang hindi bababa sa 52 mga kumpanya ng teknolohiyang quantum sa buong mundo, ayon sa pagsusuri ng siyentipikong journal Nature. Ang mga pangunahing manlalaro tulad ng IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel, at D-Wave Systems ay nahihirapang lumikha ng isang praktikal na naaangkop na quantum computer.
Oo, hangga't ang pera na dumadaloy sa lugar na ito bawat taon ay kumakatawan sa isang maliit na gastos (kumpara sa $2018 bilyon sa AI investment noong 9,3). Ngunit ang mga numerong ito ay makabuluhan para sa isang hindi pa nasa hustong gulang na industriya na hindi pa ipinagmamalaki ang mga tagapagpahiwatig ng pagganap.
Paglutas ng mga problema sa dami
Kailangan mong maunawaan na ngayon ang teknolohiya ay nasa simula pa lamang. Posibleng lumikha lamang ng mga prototype ng mga quantum machine at solong eksperimentong sistema. Ang mga ito ay may kakayahang magsagawa ng mga nakapirming algorithm na mababa ang pagiging kumplikado. Ang unang 2-qubit computer ay nilikha noong 1998, at kinailangan ng sangkatauhan ng 21 taon upang dalhin ang mga aparato sa tamang antas, ang tinatawag na "quantum supremacy". Ang terminong ito ay nilikha ng propesor ng Caltech na si John Preskill. At nangangahulugan ito ng kakayahan ng mga quantum device na lutasin ang mga problema nang mas mabilis kaysa sa pinakamakapangyarihang mga classical na computer.
Isang pambihirang tagumpay sa lugar na ito ang ginawa ng kumpanya ng California na Google. Noong Setyembre 2019, inanunsyo ng korporasyon na ang 53-qubit na Sycamore device nito ay nakumpleto ang isang kalkulasyon sa loob ng 200 segundo na aabutin ng 10 taon bago makumpleto ang isang makabagong supercomputer. Nagdulot ng maraming kontrobersya ang pahayag. Ang IBM ay tiyak na hindi sumang-ayon sa mga naturang kalkulasyon. Sa blog nito, isinulat ng kumpanya na ang Summit supercomputer nito ay haharapin ang gawaing ito sa loob ng 000 araw. At ang kailangan lang ay dagdagan ang kapasidad ng imbakan ng disk. Bagama't sa katotohanan ang pagkakaiba ay hindi napakalaki, ang Google talaga ang unang nakamit ang "quantum supremacy." At ito ay isang mahalagang milestone sa computer research. Pero wala na. Ang gawa ni Sycamore ay para lamang sa mga layunin ng pagpapakita. Wala itong praktikal na aplikasyon at walang silbi para sa paglutas ng mga tunay na problema.
Ang pangunahing problema ay ang hardware. Habang ang mga tradisyonal na computational bit ay may halaga na 0 o 1, sa kakaibang mundo ng quantum, ang mga qubit ay maaaring nasa parehong estado nang sabay. Ang katangiang ito ay tinatawag na superposisyon. Ang mga Qubit ay parang mga umiikot na tuktok: umiikot sila sa parehong clockwise at counterclockwise, gumagalaw pataas at pababa. Kung sa tingin mo ay nakakalito ito, ikaw ay nasa mahusay na kumpanya. Minsan ay sinabi ni Richard Feynman, "Kung sa tingin mo ay naiintindihan mo ang quantum mechanics, hindi mo ito naiintindihan." Matapang na salita mula sa taong nanalo ng Nobel Prize para sa... quantum mechanics.
Kaya, ang mga qubit ay lubhang hindi matatag at napapailalim sa mga panlabas na impluwensya. Ang isang kotse na dumadaan sa ilalim ng mga bintana ng laboratoryo, ang panloob na ingay ng sistema ng paglamig, isang lumilipad na cosmic particle - anumang random na pagkagambala, anumang pakikipag-ugnayan ay nakakagambala sa kanilang synchronicity at sila ay nag-decohere. Ito ay nakakapinsala sa pag-compute.
Ang pangunahing tanong para sa pagbuo ng quantum computing ay kung aling solusyon ng hardware mula sa maraming ginalugad ang magsisiguro sa katatagan ng mga qubit. Ang sinumang makalutas ng problema sa pagkakaugnay at gumawa ng mga quantum computer na karaniwan sa mga GPU ay mananalo ng Nobel Prize at magiging pinakamayamang tao sa mundo.
Daan sa komersyalisasyon
Noong 2011, ang kumpanya ng Canada na D-Wave Systems Inc. ay ang unang nagbebenta ng mga quantum computer, bagama't ang kanilang pagiging kapaki-pakinabang ay limitado sa ilang mga problema sa matematika. At sa mga darating na buwan, milyon-milyong mga developer ang makakapagsimulang gumamit ng mga quantum processor sa pamamagitan ng cloud - Nangangako ang IBM na magbibigay ng access sa 53-qubit na device nito. Sa ngayon, 20 kumpanya ang nakatanggap ng pribilehiyong ito sa ilalim ng isang programa na tinatawag na Q Network. Kabilang sa mga ito ang tagagawa ng kagamitan na Samsung Electronics, mga automaker na Honda Motor at Daimler, mga kumpanya ng kemikal na JSR at Nagase, mga bangko na JPMorgan Chase & Co. at Barclays.
Karamihan sa mga kumpanyang nag-eeksperimento sa quantum computing ngayon ay nakikita ito bilang mahalagang bahagi ng hinaharap. Ang kanilang pangunahing misyon ngayon ay alamin kung ano ang gumagana sa quantum computing at kung ano ang hindi. At maging handa na maging unang magpakilala ng teknolohiya sa negosyo kapag handa na ito.
Mga organisasyon ng transportasyon. Ang Volkswagen, kasama ang D-Wave, ay bumubuo ng isang quantum application - isang traffic control system. Ang bagong programa ay magbibigay-daan sa mga organisasyon ng pampublikong transportasyon at mga kumpanya ng taxi sa malalaking lungsod na gamitin ang kanilang fleet nang mas mahusay at mabawasan ang oras ng paghihintay ng pasahero.
Sektor ng enerhiya. Itinataguyod ng ExxonMobil at IBM ang paggamit ng quantum computing sa sektor ng enerhiya. Nakatuon sila sa pagbuo ng isang hanay ng mga bagong teknolohiya ng enerhiya, pagpapabuti ng kahusayan sa enerhiya at pagbabawas ng mga greenhouse gas emissions. Ang laki at pagiging kumplikado ng mga hamon na kinakaharap ng sektor ng enerhiya ay lampas sa saklaw ng mga tradisyonal na computer ngayon at angkop na angkop sa pagsubok sa mga quantum.
Mga kumpanya ng parmasyutiko. Ang Accenture Labs ay nakikipagsosyo sa 1QBit, isang kumpanya ng quantum software. Sa loob lamang ng 2 buwan, nagpunta sila mula sa pananaliksik patungo sa patunay-ng-konseptoβgamit ang isang application upang magmodelo ng mga kumplikadong pakikipag-ugnayan ng molekular sa mga antas ng atomic. Salamat sa kapangyarihan ng quantum computing, posible na ngayong pag-aralan ang mas malalaking molekula. Ano ang maibibigay nito sa lipunan? Mga makabagong gamot na may pinakamababang epekto.
Sektor ng pananalapi. Ang mga teknolohiyang batay sa mga prinsipyo ng quantum theory ay lalong nakakaakit ng interes ng mga bangko. Interesado sila sa pagproseso ng mga transaksyon, pangangalakal at iba pang uri ng data sa lalong madaling panahon. Sina Barclays at JP Morgan Chase (na may IBM), pati na rin ang NatWest (na may Fujitsu) ay nagsasagawa na ng kanilang mga eksperimento sa pagbuo ng espesyal na software.
Ang pagtanggap ng mga malalaking korporasyon at ang paglitaw ng mga masisipag na quantum pioneer ay nagsasalita tungkol sa komersyal na posibilidad na mabuhay ng quantum. Nakikita na natin ang quantum computing na inilalapat sa mga totoong problema, mula sa pagpapabuti ng kahusayan sa enerhiya hanggang sa pag-optimize ng mga ruta ng sasakyan. At ang mahalaga, tataas ang halaga ng teknolohiya habang umuunlad ito.
Pinagmulan: www.habr.com