Lysbasert kvante: Den lyse fremtiden for kvantedatabehandling

• Forfatter:
• forfatternavn

  Quantumrun Foresight
• Februar 26, 2024

Oppsummering av innsikt

Nyere utvikling innen lysbasert kvanteberegning tyder på et skifte i beregningsteknologi, som går fra tradisjonelle metoder til å bruke lyspartikler for prosessering. Dette skiftet lover mer effektiv og raskere problemløsning på ulike felt og potensial for miljøgevinster på grunn av redusert energibehov. Disse fremskrittene reiser også viktige spørsmål om datasikkerhet, arbeidsmarkedsutvikling og global teknologisk konkurranseevne.

Lysbasert kvantekontekst

Flere utviklinger har utviklet seg innen lysbasert kvanteberegning. Lysbasert kvanteberegning, eller fotonisk kvanteberegning, bruker fotoner (lyspartikler) for å utføre beregninger. I kontrast bruker tradisjonell databehandling elektriske kretser og biter. I juni 2023 oppdaget MIT-forskere at bly-halogenid perovskitt nanopartikler kan produsere en jevn strøm av fotoner. Disse materialene er ikke bare lovende for fremtidige solcellepaneler på grunn av deres lette vekt og enkle produksjon, men de skiller seg også ut for sitt potensial i avansert teknologi fordi de enkelt kan lages og påføres overflater som glass.

Så, i oktober 2023, gjorde kinesiske forskere et gjennombrudd med deres nye lysbaserte kvantedatamaskin, Jiuzhang 3.0, som har satt ny verdensrekord ved å oppdage 255 fotoner, som langt overgår forgjengeren Jiuzhang 2.0s 113 fotoner. Denne fremgangen lar Jiuzhang 3.0 yte en million ganger raskere enn Jiuzhang 2.0 når det gjelder å løse Gaussiske bosonsamplingsproblemer, en kompleks matematisk modell som brukes i kvanteberegning. Bemerkelsesverdig nok kan Jiuzhang 3.0 behandle de mest intrikate Gaussiske bosonsamplingsprøvene på bare ett mikrosekund, en oppgave som verdens raskeste superdatamaskin, Frontier, ville trenge over 20 milliarder år å fullføre. 

Til slutt, i januar 2024, annonserte japanske forskere betydelige fremskritt i å eliminere behovet for de ultralave temperaturene som kreves av dagens lysbaserte kvantemaskiner. Deres gjennombrudd involverer en høyytelses "komprimert lys"-kilde for informasjonsoverføring for å bygge en kraftig kvantedatamaskin innen 2030. Denne utviklingen gir potensielle skalerbarhet og strømeffektivitetsfordeler i forhold til andre metoder som superledende og silisiumbaserte kvantedatamaskiner.

Forstyrrende påvirkning

Fremskrittene innen lysbasert kvanteberegning forventes å forbedre beregningseffektiviteten og hastigheten betydelig. Denne teknologiens evne til å fungere ved romtemperatur reduserer behovet for komplekse kjølesystemer, noe som gjør den mer miljøvennlig og kostnadseffektiv. Den økte effektiviteten og lavere driftskostnader kan oppmuntre til bredere bruk av kvantedatabehandlingsteknologier på tvers av ulike sektorer, og akselerere forskning og utvikling innen kunstig intelligens, materialvitenskap og kryptografi.

Utviklingen av lysbasert kvanteberegning kan også føre til raskere og rimeligere tilgang til avanserte beregningsressurser. Dette skiftet kan føre til økt personlig sikkerhet gjennom mer sofistikerte krypteringsmetoder for databeskyttelse. Innen utdanning kan slike fremskritt gi studenter og forskere nye verktøy for læring og oppdagelse. I tillegg, ettersom denne teknologien modnes, kan den skape nye jobbmuligheter og karriereveier innen kvantedatabehandling og relaterte bransjer.

Regjeringer vil sannsynligvis se denne utviklingen som en mulighet til å styrke nasjonale kapasiteter innen vitenskap og teknologi. Investeringer i lysbasert kvantedatabehandling kan øke et lands konkurransefortrinn innen høyteknologiske industrier og forskning. Denne teknologien kan også kreve oppdateringer i regulatoriske rammeverk, spesielt angående datasikkerhet, for å møte de nye utfordringene med avanserte beregningsevner. Videre kan det hende at regjeringer må fremme partnerskap mellom akademia, industri og forskningsinstitusjoner for å utnytte potensialet til lysbasert kvantedatabehandling fullt ut.

Implikasjoner av lysbasert kvante

Større implikasjoner av lysbasert kvante kan omfatte: 

• Forbedrede beregningsevner i forskningssektorer, noe som fører til raskere og mer nøyaktig klimamodellering og sykdomsforskningsresultater.
• Akselerert oppdagelse og utvikling av nye materialer og medisiner, noe som reduserer tiden og kostnadene ved å bringe disse på markedet.
• Økt etterspørsel etter kvanteresistente krypteringsmetoder, noe som fører til en økning i cybersikkerhetsinvesteringer og innovasjon innen databeskyttelsesteknologier.
• Skifter i pedagogisk fokus mot kvantedatabehandling og relaterte felt, og skaper nye læringsmuligheter og karriereveier innen fremvoksende teknologier.
• Regjeringer som investerer i kvantedatabehandlingsinfrastruktur og utdanning, med sikte på å oppnå et konkurransefortrinn i globalt teknologiledelse.
• Endringer i geopolitisk dynamikk, ettersom nasjoner kjemper om dominans i kvantedatabehandlingsevner, noe som potensielt kan føre til nye allianser og rivalisering.
• Demokratisering av beregningsressurser på høyt nivå, som gjør det mulig for mindre virksomheter og forskningsinstitusjoner å konkurrere med større enheter.
• Økning i energieffektive og miljøvennlige beregningsmetoder, som bidrar til reduserte karbonfotavtrykk i teknologiindustrien.
• Transformasjon av forretningsmodeller i sektorer som finans og logistikk på grunn av avansert optimalisering og prediktive modelleringsevner.
• Juridiske og etiske utfordringer som oppstår fra avanserte beregningsevner, som krever nye forskrifter og styringsstrukturer.

Spørsmål å vurdere

• Hvordan kan integrering av lysbasert kvantedatabehandling i ulike bransjer omforme arbeidsmarkedet?
• På hvilke måter kan utviklingen av kvanteberegning påvirke global datasikkerhet?