Çawa komputerên Quantum dê cîhanê biguherînin: Pêşeroja Komputeran P7

Li dora pîşesaziya giştî ya kompîturê gelek hîle diherike, navend li dora teknolojiyek taybetî ye ku potansiyela wê heye ku her tiştî biguhezîne: komputerên quantum. Ji ber ku hevnavê pargîdaniya me ne, em ê di pêşbaziya xwe ya li dor vê teknolojiyê de neyartiyê qebûl bikin, û di heyama vê beşa paşîn a rêzenivîsa Pêşerojê ya Komputeran de, em hêvî dikin ku bi we re parve bikin ka çima ew e.

Di astek bingehîn de, komputerek quantum fersendek pêşkêşî dike ku agahdariya bi rengek bingehîn cûda manîpule bike. Bi rastî, gava ku ev teknolojî mezin bibe, ev komputer dê ne tenê pirsgirêkên matematîkî ji her komputerek heyî zûtir çareser bikin, lê di heman demê de her komputerek ku tê pêşbînîkirin ku di çend deh salên pêş de hebe (bihesibînin ku qanûna Moore rast e). Bi rastî, dişibihe nîqaşa me ya li dora superkomputer di beşa meya paşîn de, komputerên quantum ên pêşerojê dê mirovahî bikaribe bi pirsên her û her mezintir re ku dikare ji me re bibe alîkar ku em têgihîştinek kûr a cîhana li dora me bi dest bixin.

Komputerên quantum çi ne?

Hipe li aliyekî, komputerên quantum çawa ji komputerên standard cuda ne? Û ew çawa dixebitin?

Ji bo şagirtên dîtbarî, em pêşniyar dikin ku li ser vê mijarê vê vîdyoya kêfxweş, kurt ji tîmê YouTube Kurzgesagt temaşe bikin:

Di vê navberê de, ji bo xwendevanên xwe, em ê çêtirîn bikin ku komputerên quantum bêyî hewceyê destûrnameyek fîzîkê rave bikin.

Ji bo destpêkê, pêdivî ye ku em bi bîr bînin ku yekîneya bingehîn a pêvajoya komputerên agahdariyê piçek e. Van bit dikarin yek ji du nirxan hebin: 1 an 0, li ser an off, erê an na. Ger hûn bi têra xwe van bitkan bi hev re bikin yek, wê hingê hûn dikarin hejmarên her mezinahiyê temsîl bikin û hemî awayên hesabên li ser wan, li dû hev bikin. Çîpa kompîturê çiqas mezintir an bi hêztir be, ew hejmarên ku hûn dikarin hesaban biafirînin û bicîh bînin ew qas mezin dibin, û hûn zûtir dikarin ji hesabek berbi hesabek din bibin.

Komputerên quantum bi du awayên girîng cuda ne.

Yekem, avantaja "superposition" e. Dema ku komputerên kevneşopî bi bîtan dixebitin, komputerên quantum bi qubitan dixebitin. Qubitên bandora superpozisyonê çalak dike ev e ku li şûna ku bi yek ji du nirxên gengaz (1 an 0) ve were sînordar kirin, qubit dikare wekî tevliheviya her duyan hebe. Ev taybetmendî dihêle ku komputerên quantum ji komputerên kevneşopî bi bandortir (zûtir) bixebitin.

Ya duyemîn, avantaja "tevliheviyê" ye. Ev diyarde tevgerek fîzîka quantumê ya yekta ye ku çarenûsa hejmarek pirtirkên cihêreng girêdide, da ku tiştê ku tê serê yekî dê bandorê li yên din bike. Dema ku li ser komputerên kuantûmê têne sepandin, ev tê vê wateyê ku ew dikarin hemî qubitên xwe bi hevdemî manîpule bikin - bi gotinek din, li şûna ku komek hesaban li pey hev bikin, komputerek kuantum dikare hemî di heman demê de bike.

Pêşbaziya avakirina yekem komputera quantumê

Ev sernav hinekî şaş e. Pargîdaniyên pêşeng ên mîna Microsoft, IBM û Google berê yekem komputerên quantum ên ceribandinê çêkirine, lê van prototîpên destpêkê ji her çîpê kêmtir ji du deh qubitan vedigirin. Û dema ku ev hewildanên destpêkê pêngavek yekem a mezin in, pargîdaniyên teknolojî û beşên lêkolînê yên hukûmetê dê hewce bikin ku komputerek kuantûmê ya ku bi kêmî ve 49 û 50 qubit heye ava bikin da ku hype bi potansiyela xweya cîhana rastîn a teorîzekirî pêk bîne.

Ji bo vê armancê, hejmarek nêzîkatiyên ku têne ceribandin hene ku bigihîjin vê xala 50 qubit, lê du li ser hemî pêşwaziyan radiwestin.

Li kampekê, Google û IBM armanc dikin ku komputerek kuantûmê pêş bixin bi temsîlkirina qubitan wekî herikên ku di nav têlên superconductor de diherikin ku heya -273.15 pileya Celsius, an jî sifira mutleq sar dibin. Hebûn an nebûna niha ji bo 1 an 0-ê radiweste. Feydeya vê nêzîkbûnê ev e ku ev têl an şebekeyên superconducting dikarin ji silicon bêne çêkirin, pargîdaniyek nîvconductor ya materyalê xwedî ezmûna bi dehan salan e ku pê re dixebitin.

Nêzîkatiya duyemîn, ku ji hêla Microsoft ve tê rêve kirin, îyonên asêkirî yên ku di jûreyek valahiyê de têne girtin û ji hêla lazeran ve têne manipulandin vedihewîne. Barên oscillate wekî qubits kar dikin, ku paşê têne bikar anîn ku karûbarên komputera kuantumê bişopînin.

Em ê çawa komputerên quantum bikar bînin

Baş e, teoriyê bidin aliyekî, em bala xwe bidin ser sepanên cîhana rastîn ku dê van komputerên kuantum li ser cîhanê hebin û ka pargîdan û mirov çawa pê re mijûl dibin.

Pirsgirêkên lojîstîk û optimîzasyonê. Di nav karanîna herî bilez û bikêrhatî ya komputerên quantum de dê optimîzasyon be. Ji bo sepanên parvekirina siwarbûnê, mîna Uber, riya herî bilez çi ye ku meriv bi qasî ku mimkun dibe xerîdar hilde û bavêje? Ji bo dêwên e-bazirganiya e-bazirganî, mîna Amazon, awayê herî lêçûn ji bo radestkirina bi mîlyaran pakêtan di dema leza kirîna diyariya betlaneyê de çi ye?

Ev pirsên sade bi jimareya bi sedan heta bi hezaran guherbaran di yek carê de dihejîne, serkeftinek ku superkomputerên nûjen bi tenê nikarin hilgirin; ji ber vê yekê li şûna wan, ew rêjeyek piçûk ji wan guhêrbaran hesab dikin da ku ji van pargîdaniyan re bibin alîkar ku hewcedariyên xwe yên lojîstîkî bi rengek kêmtir ji çêtirîn birêve bibin. Lê bi komputerek kuantûmê, ew ê bêyî ku xwe bişewitîne di nav çiyayê guhêrbaran de perçe bike.

Hewa û avhewa modeling. Mîna xala li jor, sedema ku kanala hewayê carinan xelet dibe ev e ku ji ber ku pir guhêrbarên hawîrdorê hene ku superkomputerên wan pêvajoyê bikin (ew û carinan berhevkirina daneya hewayê ya belengaz). Lê bi komputerek quantum re, zanyarên hewayê ne tenê dikarin qalibên hewayê yên nêzîk-demê bi rengek bêkêmasî pêşbîn bikin, lê ew di heman demê de dikarin nirxandinên avhewa yên demdirêj ên rasttir jî çêbikin da ku bandorên guheztina avhewa pêşbîn bikin.

Dermanê kesane. Deşîfrekirina DNA û mîkrobioma weya yekta ji bo bijîjkên pêşerojê girîng e ku dermanên ku bi rengek bêkêmasî ji laşê we re hatine veqetandin destnîşan bikin. Digel ku superkomputerên kevneşopî di deşîfrekirina ADN-ê de bi qasê bikêr gav avêtine, mîkrobiom ji destê wan dûr e - lê ji bo komputerên kuantum ên pêşerojê ne wusa ye.

Komputerên quantum dê di heman demê de rê bidin Big Pharma ku çêtir pêşbîn bike ka molekulên cihêreng çawa bi dermanên xwe re reaksiyon dikin, bi vî rengî pêşveçûna dermansaziyê bi girîngî bileztir dike û bihayan kêm dike.

Lêgerîna fezayê. Teleskopên fezayê yên îro (û sibe) her roj gelek daneyên dîmenên stêrnasî berhev dikin ku tevgerên bi trîlyon galaksiyan, stêrk, gerstêrk û asteroîdan dişopînin. Mixabin, ev ji bo superkomputerên îroyîn ku bi rêkûpêk vedîtinên watedar bi rêkûpêk bikin, daneya pir zêde ye. Lê bi komputerek quantum a gihîştî ya ku bi fêrbûna makîneyê re tê hev kirin, hemî ev dane di dawiyê de dikarin bi bandor werin hilberandin, ku heya destpêka salên 2030-an rojane derî li ber vedîtina bi sedan û hezaran gerstêrkên nû vedike.

Zanistên bingehîn. Mîna xalên li jor, hêza komputera xav a ku van komputerên kuantûmê dimeşîne dê bihêle zanyar û endezyarên kîmyewî û materyalên nû, û her weha motorên çêtir bixebitin û bê guman, pêlîstokên Sersalê yên sartir biafirînin.

Fêrbûna makirîn. Bi karanîna komputerên kevneşopî, algorîtmayên fêrbûna makîneyê hewceyê mîqdarek mezin ji mînakên birêkûpêk û binavkirî (daneyên mezin) in da ku jêhatîyên nû fêr bibin. Bi hesabkirina quantum re, nermalava fêrbûna makîneyê dikare dest bi hînbûna bêtir mîna mirovan bike, bi vî rengî ew dikarin jêhatîyên nû bi karanîna daneya kêm, daneyên tevlihevtir, bi gelemperî bi çend rêwerzan hilbijêrin.

Ev serîlêdan di heman demê de di nav lêkolînerên di warê îstîxbarata sûnî (AI) de mijarek heyecanê ye, ji ber ku ev kapasîteya fêrbûna xwezayî ya pêşkeftî dikare bi dehsalan di lêkolîna AI-ê de pêşkeftinê zûtir bike. Zêdetir li ser vê yekê di rêzenivîsa meya Pêşerojê ya Zehmetkêşiya Hunerî de.

Şîfrekirin,. Mixabin, ev serîlêdana ku piraniya lêkolîner û ajansên îstîxbaratê aciz dike ye. Hemî karûbarên şîfrekirinê yên heyî bi afirandina şîfreyan ve girêdayî ye ku dê bi hezaran salan superkomputerek nûjen bişkîne; komputerên kuantûmî dikarin bi teorîkî van bişkojkên şîfrekirinê di binê saetekê de bişkînin.

Karûbarên banking, ragihandin, ewlehiya neteweyî, înternet bixwe bi şîfrekirina pêbawer ve girêdayî ye. (Oh, û bitcoin jî ji bîr bike, ji ber ku girêdayîbûna wê ya bingehîn a bi şîfrekirinê re heye.) Ger ev komputerên kuantûmî wekî ku tê reklam kirin bixebitin, dê van hemî pîşesaziyê di xetereyê de bin, di ya herî xirab de tevahiya aboriya cîhanê bixe xetereyê heya ku em şîfrekirina kuantum ava bikin da ku biparêzin. pace.

Wergera zimanê rast-dem. Ji bo ku ev beş û vê rêzê li ser têbînîyek kêmtir stresdar bi dawî bibe, komputerên kuantum dê di heman demê de wergera zimanî ya hema-kamil, di wextê rast de, di navbera her du zimanan de, an li ser sohbetek Skype-ê an jî bi karanîna pêlavek dengî an jî di guhê we de bikar bînin. .

Di nava 20 salan de, ziman wê êdî nebe asteng li ber karsazî û danûstandinên rojane. Mînakî, kesek ku tenê bi îngilîzî diaxive dikare bi pêbawertir têkeve têkiliyên karsaziyê bi hevkarên li welatên biyanî re ku marqeyên îngilîzî wekî din nekaribin têkevin hundur, û dema ku serdana van welatên biyanî dike, ev kes dibe ku evîndarê yekî jî bibe. tenê bi kantonî diaxive.

Pêşerojê ya Computers series

Têkiliyên bikarhêner ên derketine ji bo ji nû ve pênasekirina mirovahiyê: Pêşeroja komputeran P1

Pêşeroja pêşkeftina nermalavê: Pêşeroja komputeran P2

Şoreşa hilanîna dîjîtal: Pêşeroja Komputeran P3

Zagonek Moore ya windabûyî ku ji nû ve ramana bingehîn a mîkroçîpê bişewitîne: Pêşeroja Komputeran P4

Cloud computing desentralized dibe: Pêşeroja Komputeran P5

Çima welat ji bo avakirina superkomputerên herî mezin pêşbaziyê dikin? Pêşeroja Komputeran P6