Kvantu skaitļošanai ir mirklis. Wager tehnoloģija joprojām ir futūristiska

Tam nav gluži mākslīgā intelekta rosība, wager kvantu skaitļošanai ir savs brīdis.

Dažas no visspēcīgākajām institūcijām pasaulē, ieskaitot GoogleVerdzība MicrosoftVerdzība AmazoneVerdzība Ibm Un ASV valdība tērē daudzus miljonus dolāru sacensībās, lai izstrādātu un izveidotu pirmo praktisko kvantu datoru.

Saskaņā ar A jaunuzņēmumiem, kas vērsti uz kvantu tehnoloģiju, kas pagājušajā gadā piesaistīja apmēram USD 2 miljardus McKinsey & Co. ziņojumstā kā investori iekļaujas nozarē, kurai desmit gadu laikā varētu būt gandrīz 100 miljardu dolāru ieņēmumi.

Tomēr šodien nav daudz biznesa. Kopumā kvantu skaitļošanas uzņēmumi 2024. gadā guva ienākumus zem 750 miljoniem USD, teikts tajā pašā ziņojumā.

Wager arvien vairāk un vairāk mēs dzirdam par lielu izrāvienu.

Pagājušajā gadā Microsoft atklāja savu pirmo kvantu mikroshēmu, Google vadītāji sacīja, ka tehnoloģija var būt tikai piecu gadu attālumā, Amazon demonstrēja savu kļūdu koriģējošo kvantu procesoru, un IBM ieskicēja savu plānu līdz 2029. gadam izveidot jēgpilnu kvantu datoru.

Viņiem pievienojas mazāku uzņēmumu un universitāšu skaits, kas strādā pie pamata matemātikas, programmatūras vai potenciālā biznesa modeļa. Daži no uzņēmumiem tiek pat publiski tirgoti un var redzēt, ka viņu krājumi ir strauji vai sabruka, pamatojoties uz ziņu kodolu.

Janvārī, NVIDIA Izpilddirektors Jensens Huangs nosūtīja kvantu skaitļošanas krājumus, kad viņš teica, ka 15 gadi ir “agrīnā pusē”, ņemot vērā, cik ilgs laiks būs, pirms kvantu skaitļošana būs noderīga. Viņš toreiz sacīja, ka 20 gadi ir laika posms, kuram “vesela virkne mums ticēs”.

Divus mēnešus vēlāk viņš gāja atpakaļ komentāros, wager arī pauda pārsteigumu, ka viņi pārvietoja tirgus vai ka ir pat tirgi, kas jāpārvieto.

“Kā kvantu datoru kompānija varētu būt publiska?” Huangs sacīja martā.

Šobrīd nav nekā noderīga, ko var darīt kvantu datori. Tie ir tikai pētījumiem.

Wager solījums ir skaidrs. Ja tehnoloģija darbojas, tā var sagraut noteikta veida skaitļus un veikt dažus uzdevumus, kas pašlaik nav iespējams tradicionālā datorā, vai kuriem būtu nepieciešams tik daudz laika, lai Visums beigsies pirms to pabeigšanas.

Iedomājoties kvantu datoru, jums būtiski jāmaina, kā jūs domājat, ko nozīmē aprēķināt.

Tradicionālais dators darbojas, jo katrā mikroshēmā ir miljardi tranzistoru. Šie tranzistori var būt tie vai nulles – ieslēgti vai izslēgti. Lielā skaitā tranzistori var attēlot gandrīz katru skaitli, attiecas uz sistēmas atmiņas daļām un darīt aritmētiku. Tā šodien darbojas katrs pasaules dators.

Kvantu datorā sistēma tranzistoru vietā izmanto qubits. Tas ir daudz sarežģītāk nekā tie un nulles. Neatkarīgi no tā, vai Qubits ir ieslēgts vai izslēgts, nosaka kvantu mehānika, un visas Qubits ir “sapinušies”, kas nozīmē, ka izmaiņas vienā ietekmēs citu varbūtību.

Kvarbitu veikšana var prasīt ievērojamu infrastruktūru. Piemēram, daži kvantu datori ir jāizmanto ļoti aukstā temperatūrā, netālu no absolūtās nulles.

Pagaidām liela daļa kvantu pielietojumu ir saistīta ar ķīmijas un fizikas imitēšanu.

“Kvantu datori nebūs izvēles aprēķināšana par katru lietojumprogrammu, un tas ir labi,” sacīja Krysta Svore, Microsoft viceprezidente uzlabotajā kvantu attīstībā. “Pat ja mēs vienkārši izmantojam kvantu datorus materiālu zinātnei un ķīmijai, 96% no pasaules ražotajām precēm paļaujas uz ķīmiju un materiālu zinātni.”

Drošības pētnieki uztraucas par to, ko viņi sauc par Q-dienavai diena, kad tiek izveidots efektīvs kvantu dators. Viņi prognozē haosu, kad paroles un šifrēšana sāk noslēpumaini izgāzties.

“Līdztekus potenciālajiem ieguvumiem kvantu skaitļošana rada arī būtisku risku Amerikas Savienoto Valstu ekonomiskajai un nacionālajai drošībai,” 2022. gadā sacīja Baltais nams, iekšā Nacionālās drošības piezīmeApvidū Kriptogrāfiski nozīmīgs kvantu dators “varētu apdraudēt civilo un militāro komunikāciju, graut kritiskās infrastruktūras uzraudzības un kontroles sistēmas un pieveikt drošības protokolus lielākajai daļai interneta finanšu darījumu,” teikts piezīmē.

Nav praktiska pielietojuma vai algoritma, ko varētu palaist kvantu datorā, ko šodien nevar paveikt uz parastā silīcija bāzes, digitālā datorā.

Tomēr vairākas grupas apgalvo, ka ir pierādījušas “kvantu pārākumu”, norādot, ka viņi ir vadījuši problēmu kvantu datorā, kas būtu paņēmis daudz ilgāku laiku ar tradicionālo datoru. Visas darbības bija abstraktas.

Google bija pirmais, kurš 2019. gadā pasludināja kvantu pārākumu, aprakstot tā kvantu datora sasniegumu kā “etalons. “Tas veiktais uzdevums tiek saukts par izlases ķēdes paraugu ņemšanu, ko pamatā izmanto tikai kvantu datoru pārbaudei.

Google saka, ka pētnieki sniedza datora izlases veida instrukcijas, lai radītu problēmu pēc iespējas sarežģītai zem kvantu mehānikas. Pēc tam tās pētnieki varēja parādīt, ka kvantu dators ir ātrāks, atšifrējot kvantu problēmu. Pagājušajā gadā Google paziņoja, ka tā jaunā, ātrāka kvantu datora sycamore ir paplašinājusi veiktspējas plaisu.

Runājot par turpmākajām reālās pasaules lietojumprogrammām, lielākā daļa kvantu datoru potenciāla ir medicīnas, ķīmijas un materiālu izpētes jomā.

Google norāda uz narkotiku atklāšanu vai molekulu atrašanu, kas varētu būt noderīgas zāles. Tajā arī teikts, ka kvantu datori varēs veikt zinātni, kas nepieciešama, lai komercializētu saplūšanas enerģiju.

Kad Microsoft februārī paziņoja par savu pirmo kvantu mikroshēmu, uzņēmums uzsvēra ķīmijas un materiālu zinātnes problēmas, piemēram, kāpēc daži materiāli korozē vai kā kompostēt plastmasu.

Pastāv arī daži optimisms, ka kvantu datori būs labi piemēroti apmācības datu ģenerēšanai AI lietojumprogrammām, īpaši situācijām vai problēmām ar milzīgu skaitu potenciālu risinājumu.

Google pētnieks uztur tīmekļa lapu kas katalogo daudzus no ievērojamākajiem kvantu algoritmiem.

Visslavenākais ir Šora algoritmskas parādīja, ka kvantu dators spēs atrast lielu skaita galvenos faktorus daudz ātrāk, nekā pašlaik ir iespējams digitālā datorā.

Kad 1994. gadā tika atklāts algoritms, tas aizdedzināja zināmas bažas no militārpersonām visā pasaulē. Daudzi no viņiem izmanto šifrēšanas metodi, ko sauc par RSA, kurai ir nepieciešams, lai faktorētu lielu skaitu, lai būtu grūti, lai dati būtu noslēpumā.

“Bez efektīvas mazināšanas kvantu datora pretrunīgas izmantošanas ietekme varētu būt postoša [national security systems] un mūsu tauta, “Pentagons teica 2021. gadāApvidū

Microsoft ir atzinis nacionālās drošības faktoru un pat ir izveidojis kvantu drošību kā sacīkstes pret Ķīnu.

“Lai gan vairums uzskata, ka Amerikas Savienotajām Valstīm joprojām ir galvenā pozīcija, mēs nevaram atļauties izslēgt stratēģiska pārsteiguma iespēju vai ka Ķīna jau var būt paritāte ar Amerikas Savienotajām Valstīm,” aprīlī rakstīja Microsoft prezidents Breds Smits.

Valdība ir vadījusi centienus pārcelt šifrēšanu uz tā saucamajām pēc Quantum metodēm, kuras nevar salauzt kvantu dators. Tādi uzņēmumi kā Ābols jau ir sākuši integrēt pēc kvantuma šifrēšanas tās pakalpojumos, piemēram, imessageApvidū

Wager pagātnes sakari joprojām var saturēt noslēpumus. Izlūkošanas aģentūras un citi hakeri bieži vāc šifrētus datus, cerot, ka kādu dienu tos var atšifrēt.

Pagaidām liela daļa kvantu darbu joprojām ir diezgan akadēmisks.

Lielākā daļa uzlaboto aparatūras uzņēmumu šodien strādā pie “kļūdu korekcijas” vai dažādas metodes, kas paredzētas kļūdu skaita samazināšanai, un padarot tās mazāk kaitīgas, kad tās notiek.

Mūsdienu kvantu datoros kvadrāti neizdodas tik bieži kā 1 no 1000 reizēm, kad tie tiek izmantoti, liecina Microsoft pētnieki. Microsoft minētais Pagājušajā nedēļā, pateicoties jaunai pieejai, tā spēja samazināt kļūdu līmeni par 1000 reizes.

Pēdējā gada laikā ir paziņoti vairāki kļūdu labošanas uzlabojumi, kas ir viens no iemesliem, kāpēc pētnieki un inženieri arvien vairāk ir pārliecināti, ka viņi varēs izveidot kvantu datoru.

Nākamais risināšanas jautājums ir datoru palielināšana.

Google jaunajā vītolu mikroshēmā ir 105 QUBITS. Microsoft Majorana Chip ir astoņi. IBM Starling plāno 200 quits. Amazon’s Ocelot Chip ir 14 Qubits. Nākamajos gados šiem skaitļiem ir jāiet augšup. Google un Microsoft saka, ka patiesi noderīgam kvantu datoram būs nepieciešami 1 miljons Qubit.

Skatīties: Kvantu skaitļošana sasniedz lēciena punktu