Квантово базирано на светлина: Светлото бъдеще на квантовите изчисления

• Автор:
• име Автор

  Quantumrun Foresight
• Февруари 26, 2024

Резюме на прозрението

Последните разработки в базираното на светлина квантово изчисление предполагат промяна в изчислителната технология, преминавайки от традиционни методи към използване на светлинни частици за обработка. Тази промяна обещава по-ефективно и по-бързо решаване на проблеми в различни области и потенциал за ползи за околната среда поради намалените енергийни нужди. Тези постижения също така повдигат важни въпроси относно сигурността на данните, развитието на пазара на труда и глобалната технологична конкурентоспособност.

Квантов контекст, базиран на светлина

Няколко развития се разгръщат в базираното на светлина квантово изчисление. Квантовото изчисление, базирано на светлина, или фотонното квантово изчисление, използва фотони (светлинни частици) за извършване на изчисления. За разлика от тях, традиционните компютри използват електрически вериги и битове. През юни 2023 г. изследователи от Масачузетския технологичен институт откриха, че перовскитните наночастици от оловен халид могат да произведат постоянен поток от фотони. Тези материали са не само обещаващи за бъдещи слънчеви панели поради тяхната лекота и лекота на производство, но също така се открояват с потенциала си в напредналите технологии, защото могат лесно да бъдат направени и приложени към повърхности като стъкло.

След това, през октомври 2023 г., китайски учени направиха пробив с новия си базиран на светлина квантов компютър Jiuzhang 3.0, който постави нов световен рекорд чрез откриване на 255 фотона, далеч надминавайки 2.0 фотона на своя предшественик Jiuzhang 113. Този напредък позволява на Jiuzhang 3.0 да работи милион пъти по-бързо от Jiuzhang 2.0 при решаването на проблеми с вземането на проби от гаусови бозони, сложен математически модел, използван в квантовите изчисления. Забележително е, че Jiuzhang 3.0 може да обработва най-сложните проби от гаусови бозони само за една микросекунда, задача, която най-бързият суперкомпютър в света, Frontier, ще се нуждае от над 20 милиарда години, за да изпълни. 

И накрая, през януари 2024 г. японски учени обявиха значителен напредък в елиминирането на необходимостта от ултраниски температури, изисквани от настоящите базирани на светлина квантови машини. Техният пробив включва високоефективен източник на „компресирана светлина“ за предаване на информация за изграждане на мощен квантов компютър до 2030 г. Това развитие предлага потенциални предимства за скалируемост и енергийна ефективност пред други методи като свръхпроводящи и базирани на силиций квантови компютри.

Разрушително въздействие

Очаква се напредъкът в базираното на светлина квантово изчисление да подобри значително изчислителната ефективност и скорост. Способността на тази технология да работи при стайна температура намалява нуждата от сложни охладителни системи, което я прави по-екологична и рентабилна. Повишената ефективност и по-ниските оперативни разходи биха могли да насърчат по-широкото приемане на квантови изчислителни технологии в различни сектори, ускорявайки научните изследвания и разработките в областта на изкуствения интелект, материалознанието и криптографията.

Развитието на базирано на светлина квантово изчисление може също да доведе до по-бърз и достъпен достъп до съвременни изчислителни ресурси. Тази промяна може да доведе до подобрена лична сигурност чрез по-сложни методи за криптиране за защита на данните. В образованието такъв напредък може да предостави на студентите и изследователите нови инструменти за учене и откриване. Освен това, тъй като тази технология узрява, тя може да създаде нови възможности за работа и кариерни пътища в квантовите изчисления и свързаните с тях индустрии.

Правителствата вероятно ще видят това развитие като възможност за подобряване на националните способности в науката и технологиите. Инвестициите в базирани на светлина квантови изчисления могат да повишат конкурентното предимство на страната във високотехнологичните индустрии и изследвания. Тази технология може също да изисква актуализации в регулаторните рамки, особено по отношение на сигурността на данните, за да се отговори на новите предизвикателства, породени от напредналите изчислителни способности. Освен това може да се наложи правителствата да насърчат партньорствата между академичните среди, индустрията и изследователските институции, за да използват напълно потенциала на квантовите изчисления, базирани на светлина.

Последици от квант, базиран на светлина

По-широките последици от кванта, базирана на светлина, могат да включват: 

• Подобрени изчислителни възможности в научноизследователските сектори, което води до по-бързо и по-точно моделиране на климата и резултати от изследване на болести.
• Ускорено откриване и разработване на нови материали и лекарства, намаляване на времето и разходите за пускането им на пазара.
• Повишено търсене на квантово устойчиви методи за криптиране, което води до скок на инвестициите в киберсигурността и иновациите в технологиите за защита на данните.
• Преместване на образователния фокус към квантово изчисление и свързани области, създаване на нови възможности за обучение и кариерни пътеки в нововъзникващите технологии.
• Правителства, инвестиращи в квантова изчислителна инфраструктура и образование, с цел да получат конкурентно предимство в глобалното технологично лидерство.
• Промени в геополитическата динамика, тъй като нациите се борят за господство в квантовите изчислителни способности, което потенциално води до нови съюзи и съперничества.
• Демократизирането на изчислителните ресурси на високо ниво, което позволява на по-малките предприятия и изследователските институции да се конкурират с по-големите предприятия.
• Нарастване на енергийно ефективни и екологични изчислителни методи, допринасящи за намаляване на въглеродните отпечатъци в технологичната индустрия.
• Трансформация на бизнес модели в сектори като финанси и логистика благодарение на усъвършенствана оптимизация и възможности за прогнозно моделиране.
• Правни и етични предизвикателства, произтичащи от напреднали изчислителни способности, изискващи нови разпоредби и структури на управление.

Въпроси за разглеждане

• Как интегрирането на базирани на светлина квантови изчисления в различни индустрии може да промени пазара на труда?
• По какви начини напредъкът на квантовите изчисления може да повлияе на глобалната сигурност на данните?