Das Potenzial des Quantencomputings freisetzen: Revolutionierung von Industrien und Lösung komplexer Probleme
Wissen Sie, dass der 14. April als Welt-Quantentag gefeiert wird? Die Planck-Konstante beschreibt das Verhalten von Teilchen und Wellen auf atomarer Ebene, einschliesslich des Teilchenaspekts des Lichts, auf dem das Quantencomputing basiert.
Was ist dann Quantencomputing?
Quantencomputing ist eine Untersuchung der Entwicklung computergestützter Technologien, die sich auf die Prinzipien der Quantentheorie stützen, einem Ursprung aus der Physik. Das Quantencomputing verwendet eine Kombination aus Bits, um bestimmte Rechenaufgaben auszuführen. Infolgedessen sehen wir die Entwicklung von Quantencomputern, d. h. Maschinen, die die Eigenschaften der Quantenphysik nutzen, um Daten zu speichern und Berechnungen durchzuführen. Dies kann äusserst vorteilhaft sein, um komplexe und umfangreiche Operationen schnell und effizient zu lösen. Klassische Computer hingegen, zu denen Smartphones und Laptops gehören, codieren Informationen in binären „Bits", die entweder 0 oder 1 sein können. In einem Quantencomputer ist die grundlegende Speichereinheit ein Quantenbit oder Qubit.
Anwendungen des Quantencomputings:
Die Nutzung der Operationen des Quantencomputings in verschiedenen Anwendungen kann dazu beitragen, die Prozesse in vielen Branchen zu verbessern, millionenfach Zeit zu sparen und einen Weg zu den komplexesten Problemen zu ebnen. Einige der Anwendungen, bei denen das Quantencomputing eine wichtige Rolle spielen kann, sind im Folgenden aufgeführt:
- Computerchemie: Eine der vielversprechendsten Anwendungen des Quantencomputings wird im Bereich der Computerchemie liegen. Es ist für herkömmliche Computer schwierig, kleinste und grösste Moleküle zu verarbeiten, aber das Quantencomputing bietet einen strategischen Weg zur Kartierung der Moleküle, was wiederum eine Möglichkeit für die pharmazeutische Forschung darstellt. Einige der kritischen Probleme, die durch Quantencomputing gelöst werden können, liegen im Bereich der In-silico-Studien.
- Künstliche Intelligenz: Künstliche Intelligenz ist bereits eine aufstrebende Technologie in verschiedenen Bereichen, vom E-Commerce über das Gesundheitswesen bis hin zu Finanzen und Bildung. Aber zusammen mit dem Quantencomputing wird es viel einfacher sein, Entscheidungen zu treffen.
- Finanzwesen: Das Quantencomputing kann dazu beitragen, genauere Simulationen und Vorhersagen von Marktaktivitäten zu erstellen, um die Funktionen der Analysten zu erleichtern, was klassischen Computern nicht gelingt.
- Gesundheitswesen: Die Wirksamkeit des Quantencomputings im Gesundheitswesen kann viele bedeutende Durchbrüche ermöglichen, wie z. B. die schnelle DNA-Sequenzierung und die Verarbeitung grosser Mengen an Gesundheitsdaten.
Einige der anderen wichtigen Anwendungen sind im Folgenden aufgeführt:
Die Megakonzerne, die die Technologie des Quantencomputings in ihre Unternehmen einbringen, sind:
- IBM: Es war das erste Unternehmen, das im Jahr 2016 Cloud-basierten Quantencomputing-Zugang anbot, und plant nun die Veröffentlichung eines 433-Qubit-Prozessors namens Osprey und Condor, eines 1.121-Qubit-Prozessors, der im Jahr 2023 folgen wird, in der Hoffnung, Probleme effizienter zu lösen.
- QCI: Das Unternehmen glaubt an die Ergänzung des klassischen Rechnens durch Quantencomputing und hat mit dieser Vision ein Software-as-a-Service (SaaS) namens Qatalyst, eine Quantencomputing-Plattform, vorgestellt.
- Xanadu: Ein kanadisches Start-up-Unternehmen, das eine erste photonikbasierte Quantencomputing-Plattform anbietet, die über die Cloud verfügbar ist, wobei dieses System Licht anstelle von Supraleitern verwendet, sodass es bei Raumtemperatur betrieben werden kann.
- Microsoft: Seine Azure-Cloud-Plattform führte Quantencomputer von Honeywell und IonQ ein, um Probleme anzugehen, die ausserhalb der Reichweite herkömmlicher Maschinen liegen. BMW, Airbus und Roche testen bereits Quantencomputer von Microsoft.
Markteinblick:
Laut Fortune Business Insights wird der Markt für Quantencomputing voraussichtlich von 486,1 Millionen Dollar im Jahr 2021 auf 3.180,9 Millionen Dollar im Jahr 2028 mit einer CAGR von 30,8 % im Zeitraum 2021-2028 wachsen. Der Marktwert betrug im Jahr 2020 392,5 Millionen USD. Es wurde festgestellt, dass die Nachfrage nach Quantencomputing mit der Zeit steigen wird, da es von vielen Computing-Diensten stark genutzt wird.
Die Zukunft des Quantencomputings:
Da Supercomputer bei der Lösung linearer Probleme eingeschränkt sind und es schwierig wird, Lösungen für chaotische Probleme zu finden, nutzt das Quantencomputing Lösungen für komplexe Probleme wie die Modellierung von Proteinen unter Verwendung der Physik der Quantenmechanik. Es kann auch mehrere Lösungen gleichzeitig ausprobieren. Es kann auch Daten unterstützen, die von KI-Systemen verarbeitet werden, was eine enorme Rechenleistung erfordert.
Fazit:
Wie wir jetzt wissen, bietet das Quantencomputing durch die Verwendung von Qubits, die gleichzeitig 1 und 0 sein können, einen Mehrwert für viele Anwendungen, aber wir können die Nachteile des Quantencomputings nicht unterschätzen. Einer der grössten Herausforderungen ist seine robuste Natur, es ist immens schwer, ihn zu entwickeln. Auch die Quanten-CPU wird ihre eigenen Effizienz- und Hitzeprobleme haben.
Daher führen die Eigenschaften, die Quantensysteme fähig machen, auch dazu, dass sie empfindlich sind und das gesamte System auseinanderfällt.
Autorin: Riya Singh