Kuantum bilgi işlem dünya hakimiyeti
Bu makale NetEase Intelligence'dan alınmıştır (genel hesap smartman163)
Yabancı basında çıkan haberlere göre, kuantum bilgisayarlar uzun zamandır inanılmaz derecede güçlü makineler olarak lanse ediliyor. Kuantum bilgisayarlar, son derece karmaşık hesaplama sorunlarını dünyadaki mevcut bilgisayarlardan daha hızlı çözebilir. Ancak bir kuantum bilgisayarı geliştirmenin en iyi yolu konusunda bir anlaşma yok. Sonunda oyunu kim kazanacak?
Kuantum bilgisayarlar bedenlerimizin ve evrenin gizemlerini çözebilir mi?
Bilgisayar bilimcileri, ultra hızlı kuantum bilgisayarların yeni ilaçların geliştirilmesini hızlandırabileceğini, en karmaşık kriptografik güvenlik sistemlerini kırabileceğini, yeni materyaller tasarlayabileceğini, iklim değişikliğini simüle edebileceğini ve süper yapay zekayı etkinleştirebileceğini söylüyor. Ancak bir kuantum bilgisayarının nasıl geliştirileceği ya da kitlesel pazar için nasıl kullanılacağı konusunda sektörde bir fikir birliği yok. Dünyanın dört bir yanındaki fizikçiler, mühendisler ve bilgisayar bilimcileri, elmaslardaki hafif parçacıklara, hapsolmuş iyonlara, süper iletken kübitlere veya nitrojen boşluk merkezlerine dayalı dört farklı türde kuantum bilgisayar geliştirmeye çalışıyorlar.
Kuantum bilgisayarlar moleküler düzeyde genetik hastalıkların izlenmesine yardımcı olabilir
IBM, Google, Rigetti, Intel ve Microsoft gibi şirketler şu anda kuantum hesaplamada liderdir. Her yaklaşımın artıları ve eksileri olsa da en büyük zorluk kuantumun kendisinin kırılganlığıdır.
Kuantum hesaplama nedir?
Klasik bilgisayarlar uzun dizilerde açık veya kapalı durumları temsil etmek için bitleri kullanırken, kuantum bitleri (veya kübitler) atom altı parçacıkların neredeyse sihirli özelliklerini uygular. Örneğin, elektronlar veya fotonlar aynı anda iki durumda olabilir - bu süperpozisyon olarak bilinen bir fenomendir. Sonuç olarak, qubit tabanlı bilgisayarlar, klasik bilgisayarlardan daha hızlı bir şekilde daha fazla hesaplama yapabilir.
MIT Technology Review'un San Francisco büro şefi Martin Giles, "İki kübitlik bir bilgisayarınız varsa, iki kübit daha ekleyin ve dört kübitlik bir bilgisayar haline gelir. Ancak bilgi işlem gücünü iki katına çıkarmak şöyle dursun, katlanarak artıyor."
Bilgisayar bilimcileri bazen bu kuantum hesaplama etkisini çok karmaşık bir labirentte aynı anda her yolu takip edebilmek olarak tanımlarlar. Qubit'ler, "kuantum dolaşıklığı" olarak bilinen bir süreçle, fiziksel olarak birbirlerine bağlı olmadıklarında bile birbirlerini etkileyebilirler. Hesaplamalı olarak konuşursak, bu onların klasik bilgisayarların asla yapamayacağı mantıklı sıçramalar yapmalarını sağlar.
istikrar aramak
Bununla birlikte, kübitler çok kararsızdır ve diğer enerji kaynaklarından gelen parazite veya "gürültüye" karşı hassastır ve bu da hesaplamalarda hatalara yol açabilir. Bu yüzden kuantum bilgisayarlardaki yarışın amacı, onu seri üretimde stabilize etmenin bir yolunu bulmaktır. Bilgi işlem devi IBM, "transmon süper iletken kübitlerin" kuantum hesaplamada en umut verici ürünler olduğuna ve halkın bulut aracılığıyla erişebileceği üç prototip kuantum işlemcisine sahip olduğuna inanıyor.
IBM'in kuantum bilgisayarının bulunduğu ortam sıcaklığı, mutlak sıfır civarında tutulur.
IBM Research'te Kuantum Bilgi İşlem Stratejisi ve Ekosistemi Başkan Yardımcısı Robert Suto, "Şimdiye kadar, 94.000'den fazla kişi bulut aracılığıyla IBM'in kuantum bilgisayarlarına erişti. 5 milyondan fazla deney gerçekleştirdiler ve 110 makale yazdılar." dedi.
"İnsanlar öğreniyor ve deneyler yapıyor... Üç ila beş yıl içinde kuantum hesaplamanın herhangi bir klasik bilgisayarın yapabileceği şeylerde çarpıcı bir gelişme olduğunu gösteren somut bir örnek bulabileceğimizi umuyoruz." Ancak IBM'in yaklaşımı kuantum bilgisayarları gerektiriyor. Dev bir buzdolabında saklanacak Kübitler, kullanılabilir kalmalarını sağlamak için mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda saklanır. Bu çok fazla enerji gerektirir, bu da kuantum bilgisayarların minyatürleştirilmesinin çok zor olduğu anlamına gelir.
Google, Bristlecone adlı 72 bitlik bir qubit işlemci geliştirdi
Singapur Ulusal Üniversitesi Kuantum Teknolojisi Merkezi'nde baş araştırmacı olan Joseph Fitzsimons, "Süper iletken kübitler, kullanışlı kuantum hesaplamayı mümkün kılan ilk teknolojilerden biri gibi görünüyor" dedi. "Ancak, bence vakum tüplerine benziyorlar. erken klasik bilgisayarlarda, daha sonra gelen transistörlerde değil. Nihai kazanan olarak ortaya çıkan başka bir teknolojinin ortaya çıktığını da görebiliriz."
Klasik bilgisayar çipleri silikondan yapılmıştır. Diğer ekipler, kübitleri silikonda nasıl hapsedecekleri üzerinde çalışırken, Microsoft ve Kopenhag'daki Niels Bohr Enstitüsü'ndeki akademisyenler, Majorana parçacıkları adı verilen daha kararlı bir kübit üzerinde çalışıyorlar.
Aynı şekilde, Oxford Üniversitesi'ndeki bilgisayar bilimcileri, çok sayıda kübit içeren daha büyük ölçekli bilgisayarlar oluşturmak yerine bilgisayarları daha küçük kübitlerle bağlamanın yollarını arıyorlar.
Şimdi bakıldığında, Schrödinger'in kedisinin derisine dokunmanın birçok yolu var gibi görünüyor.
Klasik bilgi işlemin potansiyeli?
Kuantum bilgisayarları beklerken, geleneksel veya klasik bilgi işlemin geleceği nedir?
Temmuz ayında Austin'deki Texas Üniversitesi'nden bilgisayar bilimi ve matematik mezunu 18 yaşındaki Ewin Tang, klasik bir bilgisayar algoritması geliştirdiğinde uluslararası bilgisayar alanında dalgalar yarattı.Klasik bilgisayarların neredeyse problemleri çözmesini sağlayan bir algoritma. kuantum bilgisayarlar kadar hızlı.
Sorun, ürünleri kullanıcı tercih verilerine dayalı olarak hedeflenen bir şekilde öneren bir öneri motoru geliştirmeyi içerir.
Austin'deki Texas Üniversitesi'nden 18 yaşında bir bilgisayar bilimi ve matematik mezunu olan Ewin Tang, neredeyse bir kuantum bilgisayar kadar hızlı çözülebilen klasik bir bilgisayar algoritması geliştirdi.
Avrupa Birliği geçtiğimiz günlerde saniyede milyarlarca işlem gerçekleştirebilecek yeni nesil bir bilgisayar üzerinde çalıştığını duyurdu.
UT Austin'de teorik bir bilgisayar bilimcisi olan Profesör Scott Aaronson, "Exascale, saniyede 10'un gücüne karşılık gelen hesaplama gücü anlamına gelir" dedi.
"10 üzeri 18. kuvvet zaten çok büyük. Ancak kuantum sistemleri saniyede 10 üzeri 1000. kuvveti yapabilir, ki bu çok daha büyüktür."
Klasik hesaplamanın sorunu şu ki, bir çipe sığabilecek transistör sayısı sınırına ulaştık -- örneğin Apple'ın A11 çipi, içine 4,3 milyar transistör sıkıştırıyor.
Moore Yasası -her iki yılda bir mikroişlemcilerin hızı iki katına çıkıyor, gücün yarısını tüketiyor ve alanın yarısını kaplıyor- sonunda çöküyor.
kuantum atlama
Sözde kararlı kuantum bilgisayarlar hala ulaşılamıyor olsa da, araştırmanın kendisi ilginç sonuçlar verdi.
Royal Society Üyesi ve Lancaster Üniversitesi Kuantum Teknoloji Merkezi Direktörü Profesör Robert Young şunları söyledi: "Kuantum hesaplamaya yatırım yapmasaydık, Ewin Tang'dan ilham alan Evan Quantum algoritmaları için ilham olmazdı."
Kuantum araştırması, cihazları kriyojenik sıcaklıklara soğutmak için yeni bir yol geliştirdiğini söyledi; fiber optik geniş bant deneyimini etkin bir şekilde geliştiren ışık tabanlı çip geliştirmelerine ve hızlandıran çip üzerinde deneysel teknolojilerin icadına ek olarak. hastalıkları teşhis etme süreci.
Profesör Robert, "Ay'a gitmenin asıl faydası, ayın kendisi değil, aya iniş sürecinde geliştirilen çevreleyen teknolojidir. Küresel konumlandırma sistemi (GPS) uydu navigasyonu ve tükenmez kalemler gibi. sadece birkaç örnek.
