Uwolnienie Potencjału Komputerów Kwantowych: Rewolucjonizacja Branż i Rozwiązywanie Złożonych Problemów
Czy wiesz, że 14 kwietnia obchodzony jest jako Światowy Dzień Kwantowy? Stała Plancka opisuje zachowanie cząstek i fal w skali atomowej, w tym cząsteczkowy aspekt światła, na którym opiera się komputer kwantowy.
Czym zatem jest Komputer Kwantowy?
Komputer kwantowy to badanie nad rozwojem technologii komputerowych, których podstawą są zasady teorii kwantowej, wywodzące się z fizyki. Komputer kwantowy wykorzystuje kombinację bitów do wykonywania określonych zadań obliczeniowych. W konsekwencji obserwujemy rozwój komputerów kwantowych, czyli maszyn wykorzystujących właściwości fizyki kwantowej do przechowywania danych i wykonywania obliczeń. Może to być niezwykle korzystne w szybkim i sprawnym rozwiązywaniu złożonych i ogromnych operacji. Natomiast klasyczne komputery, w tym smartfony i laptopy, kodują informacje w binarnych „bitach”, które mogą być albo 0, albo 1. W komputerze kwantowym podstawową jednostką pamięci jest bit kwantowy, czyli kubit.
Zastosowania Komputerów Kwantowych:
Wykorzystanie operacji komputerów kwantowych w kilku zastosowaniach może pomóc w usprawnieniu procesów w wielu branżach, zaoszczędzić miliony razy więcej czasu i zapewnić ścieżkę do najbardziej złożonych problemów. Poniżej wymieniono niektóre zastosowania, w których komputer kwantowy może odgrywać znaczącą rolę:
- Chemia obliczeniowa: Jednym z najbardziej obiecujących zastosowań komputerów kwantowych będzie dziedzina chemii obliczeniowej. Przetwarzanie najmniejszych i ogromnych liczb cząsteczek jest trudne dla konwencjonalnych komputerów, ale komputer kwantowy zapewnia strategiczną ścieżkę do mapowania cząsteczek, co z kolei stwarza możliwości dla badań farmaceutycznych. Niektóre z kluczowych problemów, które można rozwiązać za pomocą komputerów kwantowych, dotyczą obszaru badań klinicznych in silico
- Sztuczna inteligencja: Sztuczna inteligencja jest już wschodzącą technologią w różnych dziedzinach, od handlu elektronicznego i opieki zdrowotnej po finanse i edukację. Ale wraz z komputerami kwantowymi podejmowanie decyzji będzie znacznie łatwiejsze
- Finanse: Komputery kwantowe mogą pomóc w tworzeniu dokładniejszych symulacji i prognoz aktywności rynkowej, aby ułatwić pracę analitykom, czego nie potrafią klasyczne komputery
- Opieka zdrowotna: Skuteczność komputerów kwantowych w opiece zdrowotnej może umożliwić wiele znaczących przełomów, takich jak szybkie sekwencjonowanie DNA i przetwarzanie dużych ilości danych dotyczących opieki zdrowotnej.
Niektóre z innych głównych zastosowań wymieniono poniżej:
Do gigantycznych firm wprowadzających technologię komputerów kwantowych do swoich firm należą:
- IBM: W 2016 roku firma jako pierwsza zaoferowała dostęp do komputerów kwantowych w chmurze, a teraz planuje wypuścić procesor 433-kubitowy o nazwie Osprey oraz Condor, procesor 1121-kubitowy, który zastąpi go w 2023 roku, z nadzieją na bardziej efektywne rozwiązywanie problemów
- QCI: Firma wierzy w uzupełnianie obliczeń klasycznych obliczeniami kwantowymi i, mając tę wizję, zaprezentowała oprogramowanie jako usługa (SaaS) o nazwie Qatalyst, platformę komputerów kwantowych
- Xanadu: Kanadyjski start-up oferujący pierwszą platformę komputerów kwantowych opartą na fotonice, dostępną za pośrednictwem chmury, w której ten system wykorzystuje światło zamiast nadprzewodników, co pozwala im działać w temperaturze pokojowej
- Microsoft: Jego platforma chmury Azure wprowadziła komputery kwantowe wyprodukowane przez Honeywell i IonQ, aby rozwiązywać problemy, które są poza zasięgiem konwencjonalnych maszyn. BMW, Airbus i Roche już testują komputery kwantowe firmy Microsoft
Wgląd w Rynek:
Według Fortune Business Insights; oczekuje się, że rynek komputerów kwantowych wzrośnie z 486,1 miliona dolarów w 2021 roku do 3 180,9 miliona dolarów w 2028 roku, przy CAGR wynoszącym 30,8% w okresie 2021-2028. Gdzie wartość rynkowa w 2020 roku wyniosła 392,5 miliona USD. Stwierdzono, że zapotrzebowanie na komputery kwantowe będzie rosło wraz z upływem czasu, ponieważ będą one szeroko wykorzystywane przez wiele usług obliczeniowych.
Przyszłość Komputerów Kwantowych:
Ponieważ superkomputery są ograniczone do rozwiązywania problemów liniowych i trudno jest znaleźć rozwiązania problemów chaotycznych, komputer kwantowy wykorzystuje rozwiązania złożonych problemów, takich jak modelowanie białek, wykorzystując fizykę mechaniki kwantowej. Może również próbować kilku rozwiązań jednocześnie. Może również wspierać dane przetwarzane przez systemy AI, które wymagają ogromnej mocy obliczeniowej.
Wniosek:
Jak już wiemy, komputery kwantowe dodają wartości wielu aplikacjom dzięki wykorzystaniu kubitów, które mogą być jednocześnie 1 i 0, ale nie możemy pomijać wad komputerów kwantowych. Jedną z najtrudniejszych części jest jego solidna natura, niezwykle trudno jest go zaprojektować. Ponadto kwantowy procesor będzie miał własne problemy z wydajnością i przegrzewaniem.
Dlatego cechy, które sprawiają, że systemy kwantowe są wydajne, jednocześnie czynią je delikatnymi i powodują rozpad całego systemu.
Autor: Riya Singh