Data mawr cwantwm: Prosesu chwyldroadol wedi'i gosod i bweru'r dyfodol trwy uwchgyfrifiaduron

• Awdur:
• enw awdur

  Rhagolwg Quantumrun
• Ebrill 20, 2022

Crynodeb mewnwelediad

Mae cyfrifiadura cwantwm, sy'n dod i'r amlwg fel ymateb i gyfyngiadau cyfrifiadura deuaidd traddodiadol, ar fin trawsnewid dadansoddi data, deallusrwydd artiffisial, a diwydiannau amrywiol trwy brosesu symiau helaeth o ddata gyda chyflymder heb ei ail. O alluogi gofal iechyd personol trwy ddadansoddi DNA i greu moleciwlau newydd ar gyfer meddyginiaethau a deunyddiau, mae'r dechnoleg yn cynnig amrywiaeth eang o gymwysiadau a allai ailddiffinio mantais gystadleuol i sefydliadau, llywodraethau a chwmnïau. Fodd bynnag, mae crynodiad y dechnoleg hon o fewn corfforaethau a llywodraethau mawr, ynghyd â'r angen am ganllawiau moesegol a defnydd cyfrifol, yn cyflwyno heriau y mae angen mynd i'r afael â hwy er mwyn sicrhau buddion cymdeithasol eang a datblygu cynaliadwy.

Cyd-destun cyfrifiadura cwantwm

Mae cyflymder cyflym datblygiad technolegol, ynghyd â chenhedlaeth enfawr o ddata crai, wedi ymestyn galluoedd cyfrifiadura deuaidd traddodiadol. Mae'r sefyllfa hon wedi creu cyfle i ffurf newydd o gyfrifiadura ddod i ganol y llwyfan: cyfrifiadura cwantwm. Mae'r dechnoleg hon sy'n dod i'r amlwg ymhlith y meysydd sy'n tyfu gyflymaf yn y diwydiant cyfrifiadura a rhagwelir y bydd yn mynd i'r afael â rhai o'r heriau dadansoddi data mwyaf brys ac na ellir eu datrys yn y dyfodol. 

Gellir olrhain gwreiddiau cyfrifiadura cwantwm yn ôl i faes mecaneg cwantwm, yn benodol ymddygiad unigryw gronynnau isatomig a elwir yn qubits. Yn wahanol i ddarnau cyfrifiadura clasurol, na all fodoli ond mewn un o ddau gyflwr, mae gan qubits y gallu i fodoli mewn mwy nag un cyflwr ar yr un pryd, ffenomen a elwir yn arosodiad. Gyda 2.5 exabytes (2.5 biliwn gigabeit) rhyfeddol o ddata yn cael eu creu bob dydd, gallai cyflwyno galluoedd 5G a Rhyngrwyd Pethau (IoT) gynyddu ymhellach y gyfradd allbwn data hon sydd eisoes yn uchel. Gall y duedd hon wella cynhyrchiant ac agor llwybrau newydd ar gyfer datblygiad technolegol.

Mae cyfrifiaduron cwantwm yn arbennig o addas ar gyfer datrys problemau mathemategol cymhleth a phrosesu llawer iawn o ddata gyda chyflymder cymharol. Mae gallu prosesu'r peiriannau hyn yn eu galluogi i fynd i'r afael â phroblemau sy'n llawer rhy gymhleth ar gyfer cyfrifiaduron clasurol. Er enghraifft, yn 2019, cyflawnodd cyfrifiadur cwantwm Sycamore Google gyfres o weithrediadau mewn 200 eiliad, tasg a fyddai wedi cymryd 10,000 o flynyddoedd syfrdanol i uwchgyfrifiadur clasurol ei gwblhau. 

Effaith aflonyddgar

Trwy harneisio'r gallu i brosesu data mawr ar gyflymder rhyfeddol, gall cyfrifiadura cwantwm gataleiddio newid sylweddol mewn penderfyniadau sy'n cael eu gyrru gan ddata. Mae'r dechnoleg hon yn galluogi echdynnu mewnwelediadau dwfn wedi'u hategu gan lawer iawn o ddata sylfaenol, rhywbeth y mae cyfrifiaduron clasurol wedi cael trafferth ag ef. Gall cyfrifiadura cwantwm ddarparu mewnwelediadau mawr yn seiliedig ar ddata i systemau deallusrwydd artiffisial (AI) ar lefel fanylach, gan ganiatáu i AI adnabod patrymau ac anghysondebau yn well. Gallai goblygiadau'r canfyddiadau hyn fod yn ddiffiniol i sefydliadau, llywodraethau a chwmnïau, gan gynnig mantais gystadleuol well iddynt trwy ddyrannu adnoddau wedi'u hoptimeiddio, logisteg, gwneud penderfyniadau, marchnata, creu cynnyrch, a mwy.

Yn y diwydiant meddygol, mae potensial cyfrifiadura cwantwm yn arbennig o addawol. Gall y dechnoleg alluogi ymchwilwyr i archwilio a phrofi cyffuriau newydd yn gyflymach, gan arwain o bosibl at ddarganfyddiadau cyflymach a thriniaethau mwy effeithiol ar gyfer anhwylderau amrywiol. Yn y sector ariannol, gellir defnyddio cyfrifiadura cwantwm i wella cywirdeb modelau rhagfynegi'r farchnad ariannol, gan ddarparu rhagolygon a mewnwelediadau mwy dibynadwy. 

Fodd bynnag, mae'r adnoddau, yr arbenigedd a'r dechnoleg sydd eu hangen i drosoli potensial cyfrifiadura cwantwm yn gosod yr offeryn pwerus hwn yn bennaf yn nwylo llywodraethau a chorfforaethau rhyngwladol fel Google ac Amazon. Gall y crynodiad hwn o fynediad arwain at heriau o ran sicrhau bod manteision cyfrifiadura cwantwm yn cael eu dosbarthu'n eang ac nad ydynt yn gwaethygu'r anghydraddoldebau presennol. Efallai y bydd angen i lunwyr polisi ac arweinwyr diwydiant ystyried dulliau a rheoliadau cydweithredol i sicrhau bod y duedd hon mewn technoleg yn cael ei defnyddio’n gyfrifol a bod ei manteision yn cyrraedd gwahanol sectorau o gymdeithas, gan gynnwys busnesau llai a chymunedau nad ydynt yn cael eu gwasanaethu’n ddigonol. 

Goblygiadau data cwantwm mawr

Gall goblygiadau ehangach data cwantwm mawr gynnwys:

• Y gallu i ragamcanu'n gywir y tebygolrwydd y bydd person yn dal clefydau penodol yn seiliedig ar eu DNA, gan arwain at strategaethau gofal iechyd ataliol personol ac ymyriadau meddygol wedi'u targedu'n fwy.
• Datrys problemau mathemategol hynod gymhleth trwy gyfrifiadura cwantwm, gan arwain at ddatblygiadau yn y gwyddorau sylfaenol a allai ddatgloi damcaniaethau a chymwysiadau newydd mewn ffiseg, peirianneg, a disgyblaethau gwyddonol eraill.
• Caniatáu i ymchwilwyr fodelu adweithiau cemegol cymhleth trwy efelychiadau cwantwm, gan arwain at greu moleciwlau newydd ar gyfer gwahanol fathau o feddyginiaethau a deunyddiau, a allai wella effeithlonrwydd datblygu cyffuriau a gwyddor materol.
• Rhagfynegiadau tywydd cywir, lleoliad-benodol sy'n cael eu diweddaru'n rheolaidd ar gyfnodau byr, gan arwain at well parodrwydd ar gyfer trychinebau, cynllunio amaethyddol, a diogelwch cyffredinol y cyhoedd.
• Gwella'r gymhariaeth o ystyron brawddegau fel y'u perfformir gan systemau AI, gan arwain at ddatblygiadau dwys mewn cyfieithu peirianyddol, canfod teimladau, a deallusrwydd artiffisial sgyrsiol, gan wella cyfathrebu a dealltwriaeth fyd-eang.
• Datblygu modelau ariannol mwy manwl gywir ac asesiadau risg trwy gyfrifiadura cwantwm, gan arwain at farchnadoedd ariannol mwy sefydlog ac o bosibl leihau'r tebygolrwydd o argyfyngau economaidd.
• Crynodiad posibl technoleg cyfrifiadura cwantwm o fewn corfforaethau a llywodraethau mawr, gan arwain at anghydbwysedd posibl mewn pŵer a dylanwad technolegol a allai effeithio ar gystadleuaeth yn y farchnad a llywodraethu democrataidd.
• Creu cyfleoedd swyddi newydd mewn ymchwil, datblygu a gweithredu technoleg cwantwm.
• Effeithlonrwydd ynni cynyddol cyfrifiadura cwantwm o'i gymharu â chyfrifiadura clasurol, gan arwain at lai o ddefnydd o ynni a chyfrannu at arferion technolegol mwy cynaliadwy.
• Sefydlu canllawiau a rheoliadau moesegol newydd i lywodraethu’r defnydd o gyfrifiadura cwantwm mewn meysydd sensitif megis dadansoddi data personol ac ymchwil genetig, gan arwain at well amddiffyniad i breifatrwydd unigolion a datblygiad technolegol cyfrifol.

Cwestiynau i'w hystyried

• O ystyried gallu prosesu helaeth cyfrifiadura cwantwm, sut ydych chi'n meddwl y gallai technoleg cyfrifiadura cwantwm drawsnewid cymdeithasau, yn enwedig pan mai dim ond llond llaw o lywodraethau a chorfforaethau rhyngwladol y mae'n hygyrch ac yn cael ei rheoli?
• A ydych chi'n meddwl bod digon o ystyriaeth yn cael ei rhoi i foeseg cyfrifiadura cwantwm a'i heffaith bosibl ar sofraniaeth dynolryw?