Квантовые вычисления гораздо важней искусственного интеллекта для цивилизации
Квантовые вычисления - это технология, основанная на принципах квантовой теории, которая объясняет природу энергии и материи на атомном и субатомном уровне. Она опирается на существование квантово-механических явлений, таких как суперпозиция и запутанность, пишет TechCrunch.
Известный эксперимент Эрвина Шредингера 1930-х годов с участием кошки, которая была одновременно мертвой и живой, был направлен на то, чтобы подчеркнуть кажущуюся абсурдность суперпозиции - принцип, согласно которому квантовые системы могут существовать одновременно в нескольких состояниях до тех пор, пока не будут наблюдаться или измеряться.
Квантовые компьютеры содержат десятки кубитов (квантовых бит), которые используют этот принцип. Каждый кубит существует в суперпозиции 0 и 1 до тех пор, пока не будет измерен. Создание кубитов имеет значение для обработки огромных объемов данных и достижения ранее недосягаемого уровня вычислительной эффективности.
Альберт Эйнштейн изучал принцип дальнодействия: частицы, взаимодействующие между собой быстрее скорости света. То, что он видел, оказалось запутанными электронами. Запутанность означает состояние частиц из одной и той же квантовой системы, которое невозможно описать независимо друг от друга. Даже когда они разделены большими расстояниями, они все еще являются частью одной и той же системы. Если вы измеряете одну частицу, то определяете сразу и другие. На сегодняшний день рекорд расстояния для измерения запутанных частиц составляет 1200 километров или около 745,6 миль. Так, вся квантовая система больше суммы ее частей.
Различные группы используют разные подходы к квантовым вычислениям, поэтому одно объяснение того, как это работает, было бы субъективным. Но один принцип может помочь читателям разобраться в различии между классическими вычислениями и квантовыми вычислениями.
Классические компьютеры - бинарные. То есть они зависят от того, что каждый бит может существовать только в одном из двух состояний: 0 или 1. Эксперимент Шредингера просто иллюстрирует, что субатомные частицы могут одновременно проявлять бесчисленные состояния. Если вы представите сферу, двоичное состояние будет, если "северный полюс" равен 0, а "южный" - 1.
В кубите вся сфера может содержать бесчисленные другие состояния и связывать их между кубитами, что делает квантовые вычисления более подходящими для множества конкретных задач, которые классические вычисления не могут выполнить. Создание кубитов и их длительное хранение для выполнения задач квантовых вычислений – главная трудность.
"Гуманизация" квантовых вычислений
Целью квантовых вычислений является расширение возможностей классических вычислений. Квантовые компьютеры будут выполнять определенные задачи намного эффективнее классических, но не заменят их. Фактически, квантовым компьютерам нужны классические для поддержки своих специализированных возможностей, например, оптимизации систем.
Квантовые компьютеры будут полезны в решении проблем в различных областях, таких как энергетика, финансы, здравоохранение, аэрокосмическая промышленность и другие. Они могут помочь в лечении болезней, улучшении глобальных финансовых рынков, борьбе с изменением климата и многом другом. Например, квантовые вычисления могут ускорить открытие и разработку фармацевтических препаратов и повысить точность атмосферных моделей, используемых для отслеживания и объяснения изменения климата, а также неблагоприятных последствий.
Рост объемов инвестиций, патентов, стартапов
Фактически, последние поддающиеся проверке глобальные показатели инвестиций и патентов демонстрируют рост в обеих областях, который, вероятно, продолжится. Согласно данным The Economist, в 2015 году национальные инвестиции в квантовые вычисления отражали совокупные глобальные затраты в размере около 1,75 млрд. долларов. Список возглавил Европейский союз, вложив 643 млн долларов. Следом – США, с инвестициями в размере 421 млн долларов. На третьем месте Китай – 257 млн долларов, 4 место – Германия – 140 млн долларов, пятую позицию заняла Великобритания – 123 млн долларов, и шестую – Канада - 117 млн долларов. Двадцать стран инвестировали не менее 10 миллионов долларов в исследования в области квантовых вычислений.
В то же время, согласно Thomson Innovation, США возглавили список стран по количеству патентов, связанных с квантовыми вычислениями – 295. За Америкой – Канада (79), Япония (78), Великобритания (36) и Китай (29). По старым прогнозам, число патентов, связанных с квантовыми вычислениями, должно было увеличиться на 430% к концу 2017 года.
Страны, гигантские технологические фирмы, университеты и стартапы изучают квантовые вычисления. Некоторые (например, государства) проводят квантовые вычисления для обеспечения безопасности и конкурентоспособности. Эксперты утверждали, что квантовые компьютеры будут разрушать существующие схемы шифрования, технологию блокчейн и служить другим негативным задачам. В свою очередь, другие специалисты считают, что квантовые вычисления могут служить всеобщему благу благодаря совместному научно-исследовательскому подходу.
Разработка квантовых вычислительных стандартов
На сегодняшний день разрабатываются квантовые вычислительные стандарты – они позволят ускорить развитие технологии и дадут рынкам возможность расти. Квантовая компьютерная техника и разработка программного обеспечения только выиграют от общей номенклатуры, и, например, согласованных показателей для измерения результатов.
IEEE Standards Association Quantum Computing Working Group разрабатывает два стандарта. Один из них относится к квантовым вычислениям и номенклатуре, второй – к показателям производительности и анализу квантовых и классических компьютеров.