Kvant kompüterləri dünyanı necə dəyişəcək: Kompüterlərin gələcəyi P7

Ümumi kompüter sənayesi ətrafında çoxlu şırınga var, şırınga hər şeyi dəyişdirmək potensialına malik olan bir xüsusi texnologiya ətrafında cəmlənir: kvant kompüterləri. Şirkətimizin adaşı olaraq, biz bu texnologiya ilə bağlı təvazökarlığımızın qərəzli olduğunu etiraf edəcəyik və “Kompüterlərin Gələcəyi” seriyamızın bu son fəsli ərzində bunun səbəbini sizinlə bölüşməyə ümid edirik.

Əsas səviyyədə kvant kompüteri məlumatı tamamilə fərqli şəkildə manipulyasiya etmək imkanı təqdim edir. Əslində, bu texnologiya yetkinləşdikdən sonra, bu kompüterlər nəinki riyazi problemləri hazırda mövcud olan hər hansı bir kompüterdən daha sürətli həll edəcək, həm də yaxın bir neçə onillikdə mövcud olacağı proqnozlaşdırılan istənilən kompüteri (Mur qanununun doğru olduğunu fərz etsək) daha sürətli həll edəcək. Əslində, ətrafdakı müzakirəmizə bənzəyir son fəsildə superkompüterlər, gələcək kvant kompüterləri bəşəriyyətə ətrafımızdakı dünyanı daha dərindən dərk etməyə kömək edə biləcək daha böyük sualların öhdəsindən gəlməyə imkan verəcək.

Kvant kompüterləri nədir?

Şırınga bir yana, kvant kompüterləri standart kompüterlərdən nə ilə fərqlənir? Və necə işləyirlər?

Vizual öyrənənlər üçün Kurzgesagt YouTube komandasından bu mövzu ilə bağlı bu əyləncəli, qısa videoya baxmağı tövsiyə edirik:

Bu arada, oxucularımız üçün fizika dərəcəsinə ehtiyac olmadan kvant kompüterlərini izah etmək üçün əlimizdən gələni edəcəyik.

Başlayanlar üçün xatırlatmaq lazımdır ki, informasiya kompüterləri prosesinin əsas vahidi bir azdır. Bu bitlər iki dəyərdən birinə malik ola bilər: 1 və ya 0, açıq və ya söndürülməsi, bəli və ya yox. Əgər kifayət qədər bu bitləri birləşdirsəniz, o zaman istənilən ölçülü ədədləri təmsil edə və bir-birinin ardınca onlar üzərində hər cür hesablamalar apara bilərsiniz. Kompüter çipi nə qədər böyük və ya daha güclüdürsə, bir o qədər böyük rəqəmlər yarada və hesablamalar tətbiq edə bilərsiniz və bir hesablamadan digərinə daha sürətli keçə bilərsiniz.

Kvant kompüterləri iki mühüm şəkildə fərqlənir.

Birincisi, “superpozisiya”nın üstünlüyü. Ənənəvi kompüterlər bitlərlə işlədiyi halda, kvant kompüterləri kubitlərlə işləyir. Qubitlərin aktivləşdirdiyi superpozisiya effekti ondan ibarətdir ki, iki mümkün dəyərdən (1 və ya 0) biri ilə məhdudlaşdırılmaq əvəzinə, kubit hər ikisinin qarışığı kimi mövcud ola bilər. Bu xüsusiyyət kvant kompüterlərinə ənənəvi kompüterlərdən daha səmərəli (daha sürətli) işləməyə imkan verir.

İkincisi, "dolaşmanın" üstünlüyü. Bu fenomen, birinə baş verənlərin digərlərinə təsir göstərməsi üçün müxtəlif hissəciklərin bir miqdarının taleyini bağlayan unikal kvant fizikası davranışıdır. Kvant kompüterlərinə tətbiq edildikdə, bu o deməkdir ki, onlar eyni vaxtda bütün kubitlərini manipulyasiya edə bilərlər - başqa sözlə, bir-birinin ardınca bir sıra hesablamalar etmək əvəzinə, kvant kompüteri hamısını eyni anda edə bilər.

İlk kvant kompüterinin yaradılması yarışı

Bu başlıq bir qədər yanlış adlandırmadır. Microsoft, IBM və Google kimi aparıcı şirkətlər artıq ilk eksperimental kvant kompüterlərini yaratmışlar, lakin bu ilkin prototiplər hər çip üçün iki onlarla qubitdən azdır. Bu ilkin səylər böyük bir ilk addım olsa da, texnoloji şirkətlər və hökumət tədqiqat departamentləri şırınganın nəzəri dünya potensialına cavab verməsi üçün ən azı 49-50 kubit olan kvant kompüteri qurmalı olacaqlar.

Bu məqsədlə, bu 50 kubitlik mərhələyə nail olmaq üçün bir sıra yanaşmalar sınaqdan keçirilir, lakin ikisi bütün gələnlərdən üstündür.

Bir düşərgədə Google və IBM qubitləri -273.15 dərəcə Selsiyə və ya mütləq sıfıra qədər soyudulmuş superkeçirici naqillərdən keçən cərəyanlar kimi təqdim edərək kvant kompüteri inkişaf etdirməyi hədəfləyirlər. Cari cərəyanın olması və ya olmaması 1 və ya 0 deməkdir. Bu yanaşmanın üstünlüyü ondan ibarətdir ki, bu superkeçirici naqillər və ya sxemlər silisiumdan tikilə bilər, yarımkeçirici şirkətlərin onlarla iş təcrübəsi onilliklərdir.

Microsoft-un rəhbərlik etdiyi ikinci yanaşma vakuum kamerasında saxlanılan və lazerlərlə idarə olunan ionları əhatə edir. Salınan yüklər kubitlər kimi fəaliyyət göstərir, daha sonra kvant kompüterinin əməliyyatlarını emal etmək üçün istifadə olunur.

Kvant kompüterlərindən necə istifadə edəcəyik

Nəzəriyyəni bir kənara qoyaraq, gəlin bu kvant kompüterlərinin dünyadakı real dünya tətbiqlərinə və şirkətlərin və insanların onunla necə məşğul olacağına diqqət edək.

Logistika və optimallaşdırma problemləri. Kvant kompüterləri üçün ən təcili və sərfəli istifadələr arasında optimallaşdırma olacaq. Uber kimi gəzinti paylaşma proqramları üçün mümkün qədər çox müştərini götürmək və buraxmaq üçün ən sürətli marşrut hansıdır? Amazon kimi e-ticarət nəhəngləri üçün bayram hədiyyəsi almağa tələskən milyardlarla paketi çatdırmağın ən sərfəli yolu nədir?

Bu sadə suallar eyni anda yüzlərlə minlərlə dəyişənlərin sayının kəsilməsini əhatə edir ki, bu da müasir superkompüterlərin öhdəsindən gələ bilməz; bunun əvəzinə, onlar bu şirkətlərə öz logistik ehtiyaclarını optimaldan daha az şəkildə idarə etməyə kömək etmək üçün bu dəyişənlərin kiçik bir faizini hesablayırlar. Lakin kvant kompüteri ilə o, tər tökmədən dəyişənlər dağı arasından keçəcək.

Hava və iqlim modelləşdirmə. Yuxarıdakı nöqtəyə bənzər olaraq, hava kanalının bəzən səhv etməsinin səbəbi, onların superkompüterlərinin işləməsi üçün çoxlu ekoloji dəyişənlərin olmasıdır (bu və bəzən zəif hava məlumatlarının toplanması). Lakin kvant kompüteri ilə meteoroloqlar nəinki yaxın müddətli hava nümunələrini mükəmməl şəkildə proqnozlaşdıra, həm də iqlim dəyişikliyinin təsirlərini proqnozlaşdırmaq üçün daha dəqiq uzunmüddətli iqlim qiymətləndirmələri yarada bilərlər.

Şəxsi tibb. DNT və unikal mikrobiomunuzun şifrəsini açmaq gələcək həkimlərin bədəninizə mükəmməl uyğunlaşdırılmış dərmanlar təyin etmələri üçün çox vacibdir. Ənənəvi superkompüterlər DNT-ni qənaətli şəkildə deşifrə etməkdə irəliləyişlər əldə etsələr də, mikrobiom onların əlçatmazlığından çox uzaqdır, lakin gələcək kvant kompüterləri üçün belə deyil.

Kvant kompüterləri həmçinin Big Pharma-ya müxtəlif molekulların onların dərmanları ilə necə reaksiya verəcəyini daha yaxşı proqnozlaşdırmağa imkan verəcək və bununla da əczaçılıq inkişafını əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirəcək və qiymətləri aşağı salacaq.

Kosmik tədqiqat. Bu günün (və sabahın) kosmik teleskopları hər gün trilyonlarla qalaktikaların, ulduzların, planetlərin və asteroidlərin hərəkətini izləyən çoxlu astroloji görüntü məlumatları toplayır. Təəssüf ki, bu, indiki superkompüterlərin müntəzəm olaraq mənalı kəşflər etmək üçün ələkdən keçirməsi üçün həddindən artıq çox məlumatdır. Lakin maşın öyrənməsi ilə birləşən yetkin kvant kompüteri ilə bütün bu məlumatlar nəhayət səmərəli şəkildə işlənilə bilər və 2030-cu illərin əvvəllərinə qədər hər gün yüzlərlə və minlərlə yeni planetin kəşfinə qapı açır.

Fundamental elmlər. Yuxarıdakı məqamlara bənzər şəkildə, bu kvant kompüterlərinin imkan verdiyi xam hesablama gücü alimlərə və mühəndislərə yeni kimyəvi maddələr və materiallar, həmçinin daha yaxşı işləyən mühərriklər və əlbəttə ki, daha soyuq Milad oyuncaqları hazırlamağa imkan verəcək.

Maşın öyrənmək. Ənənəvi kompüterlərdən istifadə edərək, maşın öyrənmə alqoritmləri yeni bacarıqları öyrənmək üçün çoxlu sayda seçilmiş və etiketlənmiş nümunələrə (böyük məlumat) ehtiyac duyur. Kvant hesablamaları ilə maşın öyrənmə proqramı insanlar kimi daha çox öyrənməyə başlaya bilər, bununla da onlar daha az məlumatdan, daha mürəkkəb məlumatlardan, çox vaxt bir neçə təlimatla yeni bacarıqlar əldə edə bilərlər.

Bu tətbiq həm də süni intellekt (AI) sahəsində tədqiqatçılar arasında həyəcan mövzusudur, çünki bu təkmilləşdirilmiş təbii öyrənmə qabiliyyəti AI tədqiqatlarında irəliləyişi onilliklər ərzində sürətləndirə bilər. Bu barədə daha çox süni intellektin gələcəyi seriyamızda.

Şifreleme. Təəssüf ki, bu, əksər tədqiqatçıları və kəşfiyyat agentliklərini əsəbiləşdirən proqramdır. Bütün cari şifrələmə xidmətləri müasir superkompüterin sındırılması minlərlə il çəkəcək parolların yaradılmasından asılıdır; kvant kompüterləri nəzəri olaraq bu şifrələmə açarlarını bir saatdan az müddətə sındıra bilər.

Bankçılıq, rabitə, milli təhlükəsizlik xidmətləri, internetin özünün işləməsi etibarlı şifrələmədən asılıdır. (Oh, bitkoini də unudun, onun əsas şifrələmədən asılılığını nəzərə alsaq.) Əgər bu kvant kompüterləri reklam edildiyi kimi işləsə, bütün bu sənayelər risk altında olacaq və ən pis halda biz kvant şifrələməsini qurana qədər bütün dünya iqtisadiyyatını təhlükə altına atacaq. tempi.

Real vaxtda dil tərcüməsi. Bu fəsli və bu seriyanı daha az stresslə başa çatdırmaq üçün kvant kompüterləri həmçinin Skype söhbəti və ya qulağınıza taxılan audio və ya implant vasitəsilə istənilən iki dil arasında mükəmməl, real vaxt rejimində dil tərcüməsini təmin edəcək. .

20 ildən sonra dil işgüzar və gündəlik qarşılıqlı əlaqə üçün bir maneə olmayacaq. Məsələn, yalnız ingiliscə danışan bir şəxs ingilis markalarının nüfuz edə bilməyəcəyi xarici ölkələrdəki tərəfdaşları ilə daha inamla işgüzar əlaqələrə girə bilər və sözügedən xarici ölkələrə səfər edərkən bu şəxs hətta müəyyən bir birinə aşiq ola bilər. yalnız Kantonca danışır.

Kompüterlərin gələcəyi seriyası

Bəşəriyyəti yenidən müəyyən etmək üçün yaranan istifadəçi interfeysləri: Kompüterlərin gələcəyi P1

Proqram təminatının inkişafının gələcəyi: Kompüterlərin gələcəyi P2

Rəqəmsal yaddaş inqilabı: Kompüterlərin gələcəyi P3

Mikroçiplərin əsaslı şəkildə yenidən nəzərdən keçirilməsinə səbəb olan solğun Mur qanunu: Kompüterlərin gələcəyi P4

Bulud hesablama mərkəzsizləşir: Kompüterlərin Gələcəyi P5

Niyə ölkələr ən böyük superkompüterləri yaratmaq üçün yarışır? Kompüterlərin gələcəyi P6