Quantumrun

Ofbyldingskredyt: Quantumrun

Hoe Quantum-kompjûters de wrâld sille feroarje: Future of Computers P7

David Tal, útjouwer, Futurist
@DavidTalwrites
LinkedIn

Mo, 09/14/2020 - 05:14

D'r driuwt in protte hype om 'e algemiene kompjûtersektor hinne, hype sintraal om ien spesifike technology dy't it potensjeel hat om alles te feroarjen: kwantumkomputers. As de nammegenoat fan ús bedriuw, sille wy tajaan oan in foaroardielen yn ús bullishness om dizze tech, en yn 'e rin fan dit lêste haadstik fan ús Future of Computers-searje, hoopje wy mei jo te dielen krekt wêrom dat is.

Op basisnivo biedt in kwantumkomputer in kâns om ynformaasje op in fûneminteel oare manier te manipulearjen. Yn feite, as dizze tech ienris folwoeksen is, sille dizze kompjûters net allinich wiskundige problemen rapper oplosse dan elke kompjûter dy't op it stuit bestiet, mar ek elke kompjûter dy't ferwachte wurdt te bestean oer de kommende pear desennia (oannommen dat de wet fan Moore wier is). Yn feite, fergelykber mei ús diskusje rûnom supercomputers yn ús lêste haadstik, takomstige kwantumkompjûters sille it minskdom mooglik meitsje om hieltyd gruttere fragen oan te pakken dy't ús kinne helpe om in djipper djipper begryp fan 'e wrâld om ús hinne te krijen.

Wat binne kwantumkompjûters?

Hype aside, krekt hoe binne kwantumkompjûters oars as standert kompjûters? En hoe wurkje se?

Foar fisuele learlingen advisearje wy dizze leuke, koarte fideo te besjen fan it Kurzgesagt YouTube-team oer dit ûnderwerp:

Underwilens sille wy foar ús lêzers ús bêst dwaan om kwantumkomputers út te lizzen sûnder de needsaak foar in natuerkundegraad.

Om te begjinnen, moatte wy betinke dat de basis ienheid fan ynformaasje kompjûters proses is in bytsje. Dizze bits kinne ien fan twa wearden hawwe: 1 of 0, oan of út, ja of nee. As jo genôch fan dizze bits kombinearje, kinne jo dan nûmers fan elke grutte fertsjintwurdigje en allerhanne berekkeningen derop dwaan, op nei de oare. De grutter of machtiger de kompjûter chip, de grutter de nûmers kinne jo meitsje en tapasse berekkeningen, en de flugger kinne jo ferpleatse fan de iene berekkening nei de oare.

Quantum kompjûters binne oars op twa wichtige manieren.

Earst is it foardiel fan "superposysje." Wylst tradisjonele kompjûters operearje mei bits, operearje kwantumkomputers mei qubits. De superposition effekt qubits ynskeakelje is dat ynstee fan beheind ta ien fan twa mooglike wearden (1 of 0), in qubit kin bestean as in mingsel fan beide. Dizze funksje lit kwantumkomputers effisjinter (sneller) operearje dan tradisjonele kompjûters.

Twad, is it foardiel fan "ferstriid." Dit ferskynsel is in unyk kwantumfysikagedrach dat it lot fan in hoemannichte ferskillende dieltsjes bynt, sadat wat mei ien bart, de oaren beynfloedet. As se tapast wurde op kwantumkompjûters, betsjut dit dat se al har qubits tagelyk kinne manipulearje - mei oare wurden, ynstee fan in set fan berekkeningen ien nei de oare te dwaan, koe in kwantumkomputer se allegear tagelyk dwaan.

De race om de earste kwantumkomputer te bouwen

Dizze koptekst is wat fan in ferkearde benaming. Leading bedriuwen lykas Microsoft, IBM en Google hawwe al makke de earste eksperimintele kwantum kompjûters, mar dizze iere prototypes hawwe minder dan twa tsientallen qubits per chip. En hoewol dizze betide ynspanningen in geweldige earste stap binne, sille techbedriuwen en ûndersyksôfdielingen fan 'e regearing in kwantumkomputer moatte bouwe mei op syn minst 49 oant 50 qubits foar de hype om syn teoretisearre real-world-potinsjeel te foldwaan.

Dêrta wurde d'r in oantal oanpak eksperimintearre om dizze mylpeal fan 50 qubit te berikken, mar twa steane boppe alle comers.

Yn ien kamp binne Google en IBM fan doel om in kwantumkompjûter te ûntwikkeljen troch qubits te fertsjintwurdigjen as streamingen dy't troch supergeleidende draden streame dy't ôfkuolje oant -273.15 graden Celsius, of absolute nul. De oanwêzigens of ôfwêzigens fan aktuele stiet foar in 1 of 0. It foardiel fan dizze oanpak is dat dizze superconducting triedden of circuits kinne wurde boud út silisium, in materiaal semiconductor bedriuwen hawwe tsientallen jierren ûnderfining mei wurkjen mei.

De twadde oanpak, ûnder lieding fan Microsoft, giet it om ynsletten ioanen dy't yn in fakuümkeamer hâlden wurde en manipulearre troch lasers. De oscillerende ladingen funksjonearje as qubits, dy't dan brûkt wurde om de operaasjes fan 'e kwantumkomputer te ferwurkjen.

Hoe sille wy kwantumkomputers brûke

Okee, de teory oan 'e kant sette, litte wy ús rjochtsje op' e echte wrâldapplikaasjes dy't dizze kwantumkompjûters op 'e wrâld sille hawwe en hoe't bedriuwen en minsken dêrmei omgean.

Logistike en optimisaasjeproblemen. Under de meast direkte en profitable gebrûk foar kwantumkompjûters sil optimisaasje wêze. Foar apps foar dielen fan ritten, lykas Uber, wat is de rapste rûte om safolle mooglik klanten op te heljen en ôf te bringen? Foar reuzen fan e-commerce, lykas Amazon, wat is de meast kosten-effektive manier om miljarden pakketten te leverjen tidens de oankeap fan kado's foar feestdagen?

Dizze ienfâldige fragen belûke getal crunching hûnderten oant tûzenen fariabelen tagelyk, in prestaasje dy't moderne supercomputers gewoan net kinne omgean; dus ynstee, se berekkenje in lyts persintaazje fan dy fariabelen te helpen dizze bedriuwen beheare harren logistike behoeften yn in minder dan optimale wize. Mar mei in kwantumkomputer sil it troch in berch fan fariabelen snije sûnder in swit te brekken.

Wetter en klimaat modeling. Fergelykber mei it punt hjirboppe is de reden wêrom't it waarkanaal it soms ferkeard krijt, om't d'r tefolle miljeufariabelen binne foar har superkompjûters om te ferwurkjen (dat en soms minne waargegevenssammeling). Mar mei in kwantumkomputer kinne waarwittenskippers net allinich waarpatroanen op koarte termyn perfekt foarsizze, mar se kinne ek krekter lange termyn klimaatbeoardielingen meitsje om de effekten fan klimaatferoaring te foarsizzen.

Persoanlik medisyn. It dekodearjen fan jo DNA en jo unike mikrobiom is krúsjaal foar takomstige dokters om medisinen foar te skriuwen dy't perfekt binne oanpast oan jo lichem. Wylst tradisjonele superkompjûters stappen hawwe makke yn it dekodearjen fan DNA kosten-effektyf, is it mikrobiom fier bûten har berik - mar net sa foar takomstige kwantumkomputers.

Quantum kompjûters sille ek tastean Big Pharma om better foarsizze hoe't ferskillende molekulen reagearje mei harren drugs, dêrmei gâns fersnelle de farmaseutyske ûntwikkeling en ferlege prizen.

Romteferkenning. De romteteleskopen fan hjoed (en moarn) sammelje elke dei enoarme hoemannichten astrologyske byldgegevens dy't de bewegingen fan trillions fan galaxies, stjerren, planeten en asteroïden folgje. Spitigernôch is dit fierstente folle gegevens foar de hjoeddeiske superkompjûters om troch te siften om op reguliere basis sinfolle ûntdekkingen te meitsjen. Mar mei in folwoeksen kwantumkomputer kombinearre mei masine-learen, kinne al dizze gegevens einlings effisjint wurde ferwurke, en iepenje de doar nei de ûntdekking fan hûnderten oant tûzenen nije planeten deistich troch de iere 2030's.

Fundamentele wittenskippen. Fergelykber mei de punten hjirboppe, sil de rûge komputerkrêft dy't dizze kwantumkompjûters ynskeakelje kinne wittenskippers en yngenieurs nije gemikaliën en materialen betinke, lykas better funksjonearjende motoren en fansels koeler krystboartersguod.

Masine learen. Troch tradisjonele kompjûters te brûken, hawwe masine-learalgoritmen in gigantyske hoemannichte gearstalde en markearre foarbylden (grutte gegevens) nedich om nije feardigens te learen. Mei quantum computing, masine-learen software kin begjinne te learen mear as minsken, wêrby't se kinne ophelje nije feardichheden mei help fan minder gegevens, messier gegevens, faak mei in pear ynstruksjes.

Dizze applikaasje is ek in ûnderwerp fan opwining ûnder ûndersikers yn it fjild fan keunstmjittige yntelliginsje (AI), om't dizze ferbettere natuerlike learkapasiteit de foarútgong yn AI-ûndersyk mei desennia koe fersnelle. Mear oer dit yn ús Future of Artificial Intelligence-searje.

fersifering. Spitigernôch is dit de applikaasje dy't de measte ûndersikers en yntelliginsje-ynstânsjes senuweftich hat. Alle hjoeddeiske fersiferingstsjinsten binne ôfhinklik fan it meitsjen fan wachtwurden dy't in moderne superkomputer tûzenen jierren duorje soe om te kraken; kwantumkompjûters koene teoretysk dizze fersiferingskaaien yn minder dan in oere rippe.

Bankieren, kommunikaasje, nasjonale feiligenstsjinsten, it ynternet sels hinget ôf fan betroubere fersifering om te funksjonearjen. (Oh, en ferjit ek de bitcoin, sjoen syn kearnôfhinklikens fan fersifering.) As dizze kwantumkompjûters wurkje lykas advertearre, sille al dizze yndustry yn gefaar wêze, yn it slimste gefaar foar de hiele wrâldekonomy oant wy kwantumfersifering bouwe om te hâlden tempo.

Realtime taaloersetting. Om dit haadstik en dizze searje op in minder stressfolle noat te einigjen, sille kwantumkomputers ek hast perfekte, real-time taaloersetting mooglik meitsje tusken elke twa talen, itsij fia in Skype-petear as troch it brûken fan in audio wearable of ymplantearje yn jo ear .

Oer 20 jier sil taal gjin barriêre mear wêze foar saaklike en deistige ynteraksjes. Bygelyks, in persoan dy't allinnich Ingelsk praat, kin mei fertrouwen saaklike relaasjes oangean mei partners yn frjemde lannen dêr't Ingelske merken oars net trochkringe soene, en by it besykjen fan dizze frjemde lannen kin dizze persoan sels fereale wurde op in bepaalde immen dy't bart allinnich om Kantoneesk te praten.