Uz gaismu balstīti kvanti: kvantu skaitļošanas gaišā nākotne

• Autors:
• Autors nosaukums

  Quantumrun Foresight
• Februāris 26, 2024

Ieskata kopsavilkums

Jaunākie notikumi uz gaismu balstītā kvantu skaitļošanā liecina par maiņu skaitļošanas tehnoloģijā, pārejot no tradicionālajām metodēm uz gaismas daļiņu izmantošanu apstrādei. Šī maiņa sola efektīvāku un ātrāku problēmu risināšanu dažādās jomās un potenciālus ieguvumus videi, jo samazinās enerģijas vajadzības. Šie sasniegumi arī rada svarīgus jautājumus par datu drošību, darba tirgus attīstību un globālo tehnoloģiju konkurētspēju.

Uz gaismu balstīts kvantu konteksts

Uz gaismas balstītajā kvantu skaitļošanā ir attīstījušies vairāki notikumi. Uz gaismu balstīta kvantu skaitļošana jeb fotoniskā kvantu skaitļošana aprēķinu veikšanai izmanto fotonus (gaismas daļiņas). Turpretim tradicionālā skaitļošana izmanto elektriskās ķēdes un bitus. 2023. gada jūnijā MIT pētnieki atklāja, ka svina halogenīda perovskīta nanodaļiņas var radīt konsekventu fotonu plūsmu. Šie materiāli ir ne tikai daudzsološi nākotnes saules paneļiem to vieglā svara un ražošanas vienkāršības dēļ, bet arī izceļas ar savu potenciālu progresīvo tehnoloģiju jomā, jo tos var viegli izgatavot un uzklāt uz tādām virsmām kā stikls.

Pēc tam 2023. gada oktobrī Ķīnas zinātnieki veica izrāvienu ar savu jauno gaismas bāzes kvantu datoru Jiuzhang 3.0, kas ir uzstādījis jaunu pasaules rekordu, atklājot 255 fotonus, ievērojami pārspējot tā priekšgājēja Jiuzhang 2.0 113 fotonus. Šis uzlabojums ļauj Jiuzhang 3.0 darboties miljons reižu ātrāk nekā Jiuzhang 2.0, risinot Gausa bozona paraugu ņemšanas problēmas — sarežģītu matemātisko modeli, ko izmanto kvantu skaitļošanā. Jāatzīmē, ka Jiuzhang 3.0 var apstrādāt vissarežģītākos Gausa bozona paraugu ņemšanas paraugus tikai vienā mikrosekundē, un tas ir uzdevums, kas pasaulē ātrākajam superdatoram Frontier būtu vajadzīgs vairāk nekā 20 miljardu gadu laikā. 

Visbeidzot, 2024. gada janvārī japāņu zinātnieki paziņoja par ievērojamiem sasniegumiem, novēršot vajadzību pēc īpaši zemām temperatūrām, kas nepieciešamas pašreizējām gaismas kvantu mašīnām. To izrāviens ir saistīts ar augstas veiktspējas "saspiestas gaismas" avotu informācijas pārraidei, lai līdz 2030. gadam izveidotu jaudīgu kvantu datoru. Šī attīstība piedāvā potenciālas mērogojamības un jaudas efektivitātes priekšrocības salīdzinājumā ar citām metodēm, piemēram, supravadītiem un silīcija kvantu datoriem.

Traucējoša ietekme

Paredzams, ka uz gaismu balstītas kvantu skaitļošanas sasniegumi ievērojami uzlabos skaitļošanas efektivitāti un ātrumu. Šīs tehnoloģijas spēja darboties istabas temperatūrā samazina nepieciešamību pēc sarežģītām dzesēšanas sistēmām, padarot to videi draudzīgāku un rentablāku. Paaugstināta efektivitāte un zemākas darbības izmaksas varētu veicināt kvantu skaitļošanas tehnoloģiju plašāku ieviešanu dažādās nozarēs, paātrinot pētniecību un attīstību mākslīgā intelekta, materiālzinātnes un kriptogrāfijas jomā.

Uz gaismu balstītas kvantu skaitļošanas attīstība var arī nodrošināt ātrāku un pieejamāku piekļuvi progresīviem skaitļošanas resursiem. Šīs izmaiņas varētu uzlabot personisko drošību, izmantojot sarežģītākas datu aizsardzības šifrēšanas metodes. Izglītībā šādi sasniegumi var nodrošināt studentiem un pētniekiem jaunus mācību un atklāšanas rīkus. Turklāt, attīstoties šai tehnoloģijai, tā varētu radīt jaunas darba iespējas un karjeras ceļus kvantu skaitļošanā un ar to saistītajās nozarēs.

Valdības, visticamāk, uztvers šos notikumus kā iespēju uzlabot valstu spējas zinātnē un tehnoloģijā. Investīcijas uz gaismu balstītā kvantu skaitļošanā var palielināt valsts konkurētspēju augsto tehnoloģiju nozarēs un pētniecībā. Šai tehnoloģijai var būt nepieciešami arī normatīvo regulējumu atjauninājumi, jo īpaši attiecībā uz datu drošību, lai risinātu jaunos izaicinājumus, ko rada uzlabotas skaitļošanas spējas. Turklāt valdībām, iespējams, būs jāveicina partnerības starp akadēmiskajām aprindām, nozari un pētniecības iestādēm, lai pilnībā izmantotu gaismas bāzes kvantu skaitļošanas potenciālu.

Uz gaismu balstīta kvanta ietekme

Plašākas gaismas kvantu sekas var ietvert: 

• Uzlabotas skaitļošanas iespējas pētniecības nozarēs, kas nodrošina ātrāku un precīzāku klimata modelēšanu un slimību izpētes rezultātus.
• Paātrināta jaunu materiālu un zāļu atklāšana un izstrāde, samazinot laiku un izmaksas, kas nepieciešamas to laišanai tirgū.
• Palielināts pieprasījums pēc kvantu izturīgām šifrēšanas metodēm, kā rezultātā pieaug investīcijas kiberdrošībā un jauninājumi datu aizsardzības tehnoloģijās.
• Izglītības fokuss tiek novirzīts uz kvantu skaitļošanu un ar to saistītajām jomām, radot jaunas mācību iespējas un karjeras ceļus jaunajās tehnoloģijās.
• Valdības, kas iegulda kvantu skaitļošanas infrastruktūrā un izglītībā, lai iegūtu konkurētspēju pasaules tehnoloģiju vadībā.
• Izmaiņas ģeopolitiskajā dinamikā, valstīm sacenšoties par dominējošo stāvokli kvantu skaitļošanas iespējās, kas var izraisīt jaunas alianses un sāncensības.
• Augsta līmeņa skaitļošanas resursu demokratizācija, ļaujot mazākiem uzņēmumiem un pētniecības iestādēm konkurēt ar lielākiem uzņēmumiem.
• Energoefektīvu un videi draudzīgu skaitļošanas metožu pieaugums, kas palīdz samazināt oglekļa pēdas nospiedumu tehnoloģiju nozarē.
• Uzņēmējdarbības modeļu pārveide tādās nozarēs kā finanses un loģistika, pateicoties uzlabotajām optimizācijas un prognozēšanas modelēšanas iespējām.
• Juridiskas un ētiskas problēmas, kas izriet no progresīvām skaitļošanas spējām un kurām ir nepieciešami jauni noteikumi un pārvaldības struktūras.

Jautājumi, kas jāapsver

• Kā uz gaismu balstītas kvantu skaitļošanas integrēšana dažādās nozarēs varētu pārveidot darba tirgu?
• Kā kvantu skaitļošanas attīstība varētu ietekmēt globālo datu drošību?