Искусственный интеллект сегодня это несомненно мощный инструмент, воспринимаемый чаще как забавная игрушка. А вот квантовые вычисления могут стать самой мощной технологией, вызывающей беспокойство
В 2022 году лидеры американского сообщества военных технологий и кибербезопасности заявили, что считают 2023 год «годом перезагрузки» квантовых вычислений . По их оценкам, время, необходимое для того, чтобы сделать системы квантовобезопасными, будет соответствовать времени, когда станут доступны первые квантовые компьютеры, угрожающие их безопасности: примерно от четырех до шести лет. Крайне важно, чтобы лидеры отрасли быстро начали понимать проблемы безопасности, связанные с квантовыми вычислениями, и принять меры для решения проблем, которые возникнут, когда эта мощная технология появится на свет.
Квантовые вычисления — это передовая технология, которая ставит перед собой уникальный набор задач и обещает беспрецедентную вычислительную мощность. В отличие от традиционных вычислений, которые работают с использованием двоичной логики (0 и 1) и последовательных вычислений, квантовые вычисления работают с квантовыми битами или кубитами, которые могут представлять бесконечное количество возможных результатов. Не смотря на то, что практически никто не понимает как это работает, это позволяет квантовым компьютерам выполнять огромное количество вычислений одновременно, используя вероятностную природу квантовой механики.
Потенциал квантовых вычислений
Потенциал квантовых вычислений заключается в способности параллельно обрабатывать огромные объёмы информации, что приводит к экспоненциальному увеличению вычислительной мощности по сравнению с классическими компьютерами. В то время как классический компьютер может рассчитать результат гонки одного человека, квантовый компьютер может одновременно анализировать гонку с участием миллионов участников с разными маршрутами и определять наиболее вероятного победителя, используя вероятностные алгоритмы. Квантовые компьютеры особенно подходят для решения задач оптимизации и моделирования с множеством вероятностных результатов, производя революцию в таких областях, как логистика, здравоохранение, финансы, кибербезопасность, отслеживание погоды, сельское хозяйство и многое другое. Их влияние может распространиться на геополитику, изменив расстановку сил в глобальном масштабе.
Квантовые вычисления требуют совершенно иного подхода к программированию из-за своей новой логической парадигмы. Принятие неопределенности и итеративных эвристических подходов имеет важное значение для эффективного использования потенциала этой технологии. Однако одной из серьезных проблем в квантовых вычислениях является необходимость связать несколько кубитов без увеличения вероятности ошибок. Это остается серьезным препятствием для коммерческого роста технологии.
Одним из практических ограничений этого является необходимость изолировать кубиты от реальной среды, чтобы избежать декогеренции, которая ухудшает квантовое состояние. В настоящее время для изоляции применяют охлаждение до чрезвычайно низких температур. Продолжающиеся исследования изучают различные методологии, включая фотонику и различные материалы, чтобы сделать квантовые процессоры более масштабируемыми и коммерчески жизнеспособными.
Тысяча кубитов
За последнее десятилетие квантовые вычисления добились значительного прогресса. IBM, например, выпустила 50-кубитный чип в 2017 году, а в 2019 году заявила, что превзошла самый быстрый традиционный суперкомпьютер в некоторых вычислениях. Ожидаются дальнейшие достижения: гонка по разработке квантовых компьютеров на 1000 кубитов уже идет.
Хотя краткосрочные прогнозы относительно квантовых вычислений могут быть преувеличены, долгосрочные результаты, вероятно, изменят правила игры. Растущий глобальный интерес со стороны различных секторов обеспечивает значительные капитальные вложения и открывает путь для выдающихся практических инноваций в ближайшие годы.
Для того чтобы квантовые компьютеры полностью раскрыли свой потенциал, решающее значение имеет разработка кубитов, исправляющих ошибки. Современные квантовые процессоры часто требуют значительного количества стандартных кубитов для создания одного кубита с коррекцией ошибок. Однако есть оптимизм, что этот вопрос будет решен в течение следующих нескольких лет.
Квантовые вычисления обещают преобразовать наш мир, предоставив беспрецедентную вычислительную мощность и произведя революцию в различных отраслях и областях. Хотя проблемы остаются, непрерывный прогресс в квантовых технологиях предполагает, что прорывы могут произойти в любое время. Поскольку мы используем потенциал квантовых вычислений, они, вероятно, станут наиболее эффективной из всех передовых технологий, способствуя значительному прогрессу в нашем обществе.
По материалам Hi-Tech Новости