Это космическая гонка 21 века


Квантовые вычисления, а не ИИ определяет наше будущее

Слово «квант» приобрело популярность в конце 20- го века как дескриптор, обозначающий нечто настолько важное, что оно бросало вызов использованию общих прилагательных. Например, «квантовый скачок» является драматическим достижением (также телесериал начала 1990-х с Скоттом Бакулой в главной роли).

В лучшем случае это неточное (хотя и занимательное) определение. Однако когда «квант» применяется к «вычислениям», мы действительно вступаем в эру драматического прогресса.

Квантовые вычисления - это технология, основанная на принципах квантовой теории, которая объясняет природу энергии и вещества на атомном и субатомном уровне. Он основан на существовании изнурительных квантово-механических явлений, таких как суперпозиция и запутывание.

Знаменитый мысленный эксперимент Эрвина Шредингера 1930 года с участием кошки, которая была одновременно мёртвой и живой, был призван подчеркнуть кажущуюся нелепость суперпозиции, принципа, что квантовые системы могут существовать в нескольких состояниях одновременно, пока их не наблюдают и не измеряют. Сегодня квантовые компьютеры содержат десятки кубитов (квантовых битов), которые используют этот самый принцип. Каждый кубит существует в суперпозиции ноль и единица (то есть имеет ненулевые вероятности, чтобы быть ноль или единица) до измерения. Развитие кубитов имеет значение для работы с огромными объемами данных и достижения ранее недостижимых уровней вычислительной эффективности, которые представляют собой дразнящий потенциал квантовых вычислений.

Пока Шредингер размышлял о зомби-кошках, Альберт Эйнштейн наблюдал то, что он описал как «жуткое действие на расстоянии», частицы, которые, казалось, связывались быстрее скорости света. То, что он видел, было запутанными электронами в действии. Запутанность относится к наблюдению, что состояние частиц из одной квантовой системы не может быть описано независимо друг от друга. Даже когда они разделены большими расстояниями, они все еще являются частью одной и той же системы. Если вы измеряете одну частицу, остальные, кажется, узнают мгновенно. Текущее рекордное расстояние для измерения запутанных частиц составляет 1200 километров или около 745,6 миль. Запутывание означает, что вся квантовая система больше, чем сумма ее частей.

Если из-за этих феноменов вы до сих пор чувствуете себя некомфортно, возможно, я смогу утолить это чувство, просто цитируя Шредингера, который якобы сказал после своей разработки квантовой теории: «Мне это не нравится, и мне жаль, что мне когда-нибудь приходилось что-то делать с этим."

Различные стороны используют разные подходы к квантовым вычислениям, поэтому одно объяснение того, как они работают, будет субъективным. Но один принцип может помочь читателям понять разницу между классическими и квантовыми вычислениями. Классические компьютеры бинарные. То есть они зависят от того факта, что каждый бит может существовать только в одном из двух состояний: 0 или 1. Кошка Шредингера просто проиллюстрировала, что субатомные частицы могут проявлять бесчисленные состояния одновременно. Если вы представляете сферу, бинарное состояние было бы, если бы, скажем, «северный полюс» был равен 0, а южный полюс был равен 1. В кубите вся сфера может содержать неисчислимые другие состояния, и связь этих состояний между кубитами позволяет корреляции, которые делают квантовые вычисления хорошо подходящими для множества специфических задач, которые классические вычисления не могут выполнить.

Гуманизация квантовых вычислений
Это только начало странного мира квантовой механики. Лично я увлечен квантовыми вычислениями. Он очаровывает меня на многих уровнях, от технических тайн до потенциальных применений, которые могут принести пользу человечеству. Но пока не хватит остроумного запутывания в том, как работают квантовые вычисления. Давайте перейдем к тому, как это поможет нам создать лучший мир.

Цель квантовых вычислений - помочь и расширить возможности классических вычислений. Квантовые компьютеры будут выполнять определенные задачи гораздо более эффективно, чем классические компьютеры, предоставляя нам новый инструмент для конкретных приложений. Квантовые компьютеры не заменят своих классических аналогов. Фактически, квантовые компьютеры требуют классических компьютеров для поддержки их специализированных способностей, таких как оптимизация систем.

Квантовые компьютеры будут полезны в продвижении решений проблем в различных областях, таких как энергетика, финансы, здравоохранение и авиакосмическая промышленность, среди других. Их возможности помогут нам вылечить болезни, улучшить мировые финансовые рынки, распутать трафик, бороться с изменением климата и многое другое. Например, квантовые вычисления могут ускорить открытие и разработку фармацевтических препаратов и повысить точность атмосферных моделей, используемых для отслеживания и объяснения изменения климата и его неблагоприятных последствий.

Я называю это «гуманизирующими» квантовыми вычислениями, потому что такую ​​мощную новую технологию следует использовать на благо человечества, иначе мы упустим лодку.

Рост инвестиций, патентов, стартапов и многое другое
Это мой внутренний евангелист. Фактически, последние поддающиеся проверке глобальные цифры по инвестициям и патентным заявкам отражают рост в обеих областях, и эта тенденция, вероятно, сохранится. По данным The Economist, в 2015 году неклассифицированные национальные инвестиции в квантовые вычисления отражали совокупные глобальные расходы в размере около 1,75 млрд. Долларов США . Европейский Союз лидировал с 643 миллионами долларов. США были крупнейшей отдельной страной с инвестированными 421 миллионами долларов, за ней следовали Китай (257 миллионов долларов), Германия (140 миллионов долларов), Великобритания (123 миллиона долларов) и Канада (117 миллионов долларов). Двадцать стран вложили не менее 10 миллионов долларов в исследования квантовых вычислений.

В то же время, согласно патентному поиску Thomson Innovation, США заняли 295 место в патентных заявках, связанных с квантовыми вычислениями, за которыми следуют Канада (79), Япония (78), Великобритания (36) и Китай (29). , Прогнозируется, что к концу 2017 года число семейств патентов, связанных с квантовыми вычислениями, увеличится на 430 процентов.

В результате страны, гигантские технологические фирмы, университеты и стартапы изучают квантовые вычисления и их диапазон потенциальных приложений. Некоторые стороны (например, национальные государства) проводят квантовые вычисления в целях безопасности и конкуренции. Говорят, что квантовые компьютеры сломают существующие схемы шифрования, уничтожат блокчейн и послужат другим темным целям.

Я отвергаю этот запатентованный, беспощадный подход. Для меня ясно, что квантовые вычисления могут принести большую пользу благодаря открытому исходному подходу, основанному на совместных исследованиях и разработках, который, я считаю, возобладает, когда будет доступен более широкий доступ к этой технологии. Я уверен, что краудсорсинговые приложения для квантовых вычислений победят.

Если вы хотите принять участие, ознакомьтесь с бесплатными инструментами, которыми пользуются такие известные в мире компьютерные гиганты, как IBM и Google.сделали доступными, а также предложения с открытым исходным кодом от гигантов и стартапов, так. Фактическое время на квантовом компьютере доступно сегодня, и возможности доступа будут только расширяться.

В соответствии с моим мнением о том, что запатентованные решения уступят ценным предложениям с открытым исходным кодом, совместным исследованиям и разработкам и универсальным квантовым вычислениям, позвольте мне отметить, что несколько десятков стартапов в Северной Америке вместе с правительствами и научными кругами прыгнули в экосистему контроля качества . Такие имена, как Rigetti Computing, D-Wave Systems, 1Qbit Information Technologies, Inc., Quantum Circuits, Inc., QC Ware, Zapata Computing, Inc., могут стать общеизвестными или стать более крупными игроками - все возможно в этой зарождающейся области.

Разработка стандартов квантовых вычислений
Еще один способ принять участие - объединить усилия для разработки стандартов, связанных с квантовыми вычислениями. Технические стандарты в конечном итоге ускоряют развитие технологии, создают эффект масштаба и расширяют рынки. Квантовое компьютерное аппаратное и программное обеспечение выиграет, например, от общей номенклатуры и согласованных метрик для измерения результатов.

В настоящее время рабочая группа IEEE по стандартизации по квантовым вычислениям разрабатывает два стандарта. Один из них - для определения и номенклатуры квантовых вычислений, чтобы мы все могли говорить на одном языке. В другом рассматриваются показатели производительности и сравнительный анализ производительности, что позволяет измерять производительность квантовых компьютеров по сравнению с классическими компьютерами и, в конечном счете, друг с другом.

Потребность в дополнительных стандартах станет ясна со временем.

Источник: https://techcrunch.com/2018/11/17/quantum-computing-not-ai-will-define-our-future/


Comments 0