Ljusbaserat kvantum: Kvantberäkningens ljusa framtid

• Författare:
• författarnamn

  Quantumrun Framsyn
• Februari 26, 2024

Insiktssammanfattning

Den senaste utvecklingen inom ljusbaserad kvantberäkning tyder på ett skifte i beräkningsteknik, som går från traditionella metoder till att använda ljuspartiklar för bearbetning. Detta skifte lovar effektivare och snabbare problemlösning inom olika områden och potential för miljövinster på grund av minskat energibehov. Dessa framsteg väcker också viktiga frågor om datasäkerhet, arbetsmarknadsutveckling och global teknisk konkurrenskraft.

Ljusbaserad kvantkontext

Flera utvecklingar har pågått inom ljusbaserad kvantberäkning. Ljusbaserad kvantberäkning, eller fotonisk kvantberäkning, använder fotoner (ljuspartiklar) för att utföra beräkningar. Däremot använder traditionell datoranvändning elektriska kretsar och bitar. I juni 2023 upptäckte MIT-forskare att bly-halogenid perovskit nanopartiklar kan producera ett konsekvent flöde av fotoner. Dessa material är inte bara lovande för framtida solpaneler på grund av deras lätta vikt och enkla produktion, utan de sticker också ut för sin potential inom avancerad teknik eftersom de enkelt kan tillverkas och appliceras på ytor som glas.

Sedan, i oktober 2023, gjorde kinesiska forskare ett genombrott med sin nya ljusbaserade kvantdator, Jiuzhang 3.0, som har satt ett nytt världsrekord genom att detektera 255 fotoner, vilket vida överträffar sin föregångare Jiuzhang 2.0:s 113 fotoner. Detta framsteg gör att Jiuzhang 3.0 kan prestera en miljon gånger snabbare än Jiuzhang 2.0 när det gäller att lösa Gaussiska bosonsamplingsproblem, en komplex matematisk modell som används i kvantberäkning. Anmärkningsvärt nog kan Jiuzhang 3.0 bearbeta de mest invecklade Gaussiska bosonsamplingsproverna på bara en mikrosekund, en uppgift som världens snabbaste superdator, Frontier, skulle behöva över 20 miljarder år att slutföra. 

Slutligen, i januari 2024, tillkännagav japanska forskare betydande framsteg när det gäller att eliminera behovet av de ultralåga temperaturer som krävs av nuvarande ljusbaserade kvantmaskiner. Deras genombrott innebär en högpresterande "komprimerat ljus"-källa för informationsöverföring för att bygga en kraftfull kvantdator till 2030. Denna utveckling erbjuder potentiella skalbarhets- och energieffektivitetsfördelar jämfört med andra metoder som supraledande och kiselbaserade kvantdatorer.

Störande inverkan

Framstegen inom ljusbaserad kvantberäkning förväntas avsevärt förbättra beräkningseffektiviteten och hastigheten. Denna tekniks förmåga att fungera i rumstemperatur minskar behovet av komplexa kylsystem, vilket gör den mer miljövänlig och kostnadseffektiv. Den ökade effektiviteten och lägre driftskostnaderna skulle kunna uppmuntra ett bredare antagande av kvantberäkningstekniker inom olika sektorer, och påskynda forskning och utveckling inom artificiell intelligens, materialvetenskap och kryptografi.

Utvecklingen av ljusbaserad kvantberäkning kan också leda till snabbare och mer överkomlig tillgång till avancerade beräkningsresurser. Denna förändring kan resultera i förbättrad personlig säkerhet genom mer sofistikerade krypteringsmetoder för dataskydd. Inom utbildning kan sådana framsteg ge studenter och forskare nya verktyg för lärande och upptäckt. Dessutom, när denna teknik mognar, kan den skapa nya jobbmöjligheter och karriärvägar inom kvantdatorer och relaterade industrier.

Regeringar kommer sannolikt att se denna utveckling som en möjlighet att förbättra den nationella kapaciteten inom vetenskap och teknik. Investeringar i ljusbaserad kvantberäkning kan öka ett lands konkurrensfördel inom högteknologiska industrier och forskning. Denna teknik kan också kräva uppdateringar i regelverk, särskilt när det gäller datasäkerhet, för att möta de nya utmaningar som avancerade beräkningsförmåga innebär. Dessutom kan regeringar behöva främja partnerskap mellan akademi, industri och forskningsinstitutioner för att fullt ut utnyttja potentialen hos ljusbaserad kvantberäkning.

Implikationer av ljusbaserat kvantum

Vidare implikationer av ljusbaserat kvantum kan inkludera: 

• Förbättrad beräkningskapacitet inom forskningssektorer, vilket leder till snabbare och mer exakt klimatmodellering och sjukdomsforskningsresultat.
• Accelererad upptäckt och utveckling av nya material och läkemedel, vilket minskar tiden och kostnaderna för att få ut dessa på marknaden.
• Ökad efterfrågan på kvantresistenta krypteringsmetoder, vilket leder till en ökning av investeringar i cybersäkerhet och innovation inom dataskyddsteknik.
• Förskjutningar i pedagogiskt fokus mot kvantdatorer och relaterade områden, vilket skapar nya inlärningsmöjligheter och karriärvägar inom framväxande teknologier.
• Regeringar som investerar i kvantberäkningsinfrastruktur och utbildning i syfte att få en konkurrensfördel inom globalt teknikledarskap.
• Förändringar i geopolitisk dynamik, när nationer tävlar om dominans i kvantberäkningskapacitet, vilket kan leda till nya allianser och rivaliteter.
• Demokratisering av beräkningsresurser på hög nivå, vilket gör det möjligt för mindre företag och forskningsinstitutioner att konkurrera med större enheter.
• Ökning av energieffektiva och miljövänliga beräkningsmetoder, vilket bidrar till minskade koldioxidavtryck i teknikindustrin.
• Omvandling av affärsmodeller inom sektorer som finans och logistik på grund av avancerad optimering och prediktiv modellering.
• Juridiska och etiska utmaningar som härrör från avancerad beräkningsförmåga, som kräver nya regler och styrningsstrukturer.

Frågor att överväga

• Hur kan en integration av ljusbaserad kvantdator i olika branscher omforma arbetsmarknaden?
• På vilka sätt kan kvantberäkningens framsteg påverka den globala datasäkerheten?