Uwolnienie potencjału obliczeń kwantowych: Rewolucjonizowanie 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 aspekt cząstkowy światła, na którym opierają się obliczenia kwantowe.
Czym zatem są obliczenia kwantowe?
Obliczenia kwantowe to badanie nad rozwojem technologii komputerowych skoncentrowanych wokół zasad teorii kwantowej, pochodzącej z fizyki. Obliczenia kwantowe wykorzystują kombinację bitów do wykonywania określonych zadań obliczeniowych. W konsekwencji obserwujemy rozwój komputerów kwantowych, czyli maszyn, które wykorzystują właściwości fizyki kwantowej do przechowywania danych i wykonywania obliczeń. Może to być niezwykle korzystne przy szybkim i wydajnym rozwiązywaniu złożonych i masywnych operacji. Natomiast komputery klasyczne, w tym smartfony i laptopy, kodują informacje w binarnych „bitach”, które mogą być zerami lub jedynkami. W komputerze kwantowym podstawową jednostką pamięci jest bit kwantowy, czyli qubit.
Zastosowania obliczeń kwantowych:
Wykorzystanie operacji obliczeń kwantowych w kilku zastosowaniach może pomóc w ulepszeniu procesów w wielu branżach, zaoszczędzić miliony czasu i zapewnić drogę do najbardziej złożonych problemów. Poniżej wymieniono niektóre z zastosowań, w których obliczenia kwantowe mogą odgrywać znaczącą rolę:
- Chemia obliczeniowa: Jednym z najbardziej obiecujących zastosowań obliczeń kwantowych będzie dziedzina chemii obliczeniowej. Konwencjonalnym komputerom trudno jest przetwarzać najmniejsze i ogromne liczby cząsteczek, ale obliczenia kwantowe zapewniają strategiczną ścieżkę do mapowania cząsteczek, co z kolei stwarza możliwości dla badań farmaceutycznych. Niektóre z kluczowych problemów, które można rozwiązać za pomocą obliczeń kwantowych, dotyczą obszaru prób klinicznych in silico
- Sztuczna inteligencja: Sztuczna inteligencja jest już wschodzącą technologią w różnych dziedzinach, od e-commerce i opieki zdrowotnej po finanse i edukację. Ale wraz z obliczeniami kwantowymi podejmowanie decyzji będzie o wiele łatwiejsze
- Finanse: Obliczenia kwantowe mogą pomóc w tworzeniu dokładniejszych symulacji i prognoz aktywności rynkowej, aby ułatwić pracę analityków, czego nie potrafią zrobić klasyczne komputery
- Opieka zdrowotna: Efektywność obliczeń kwantowych w opiece zdrowotnej może umożliwić wiele znaczących przełomów, takich jak szybkie sekwencjonowanie DNA i przetwarzanie dużych ilości danych dotyczących opieki zdrowotnej.
Poniżej wymieniono niektóre z innych ważnych zastosowań:
Mega-gigantyczne firmy wprowadzające technologię obliczeń kwantowych do swoich firm to:
- IBM: W 2016 roku stała się pierwszą firmą, która zaoferowała dostęp do obliczeń kwantowych w chmurze, a teraz planuje wydać procesor 433-qubitowy o nazwie Osprey i Condor, procesor 1121-qubitowy, który zastąpi go w 2023 roku, z nadzieją na wydajniejsze rozwiązywanie problemów
- QCI: Firma wierzy w uzupełnianie klasycznych obliczeń obliczeniami kwantowymi i, zgodnie z tą wizją, zaprezentowała oprogramowanie jako usługa (SaaS) o nazwie Qatalyst, platformę obliczeń kwantowych
- Xanadu: Kanadyjski start-up oferujący pierwszą platformę obliczeń kwantowych opartą na fotonice, dostępną za pośrednictwem chmury, gdzie ten system wykorzystuje światło zamiast nadprzewodników, co pozwala im działać w temperaturze pokojowej
- Microsoft: Jego platforma chmurowa Azure wprowadziła komputery kwantowe wyprodukowane przez Honeywell i IonQ do rozwiązywania problemów, które są poza zasięgiem konwencjonalnych maszyn. BMW, Airbus i Roche już testują komputery kwantowe firmy Microsoft
Analiza rynku:
Według Fortune Business Insights; oczekuje się, że rynek obliczeń kwantowych wzrośnie z 486,1 miliona dolarów w 2021 roku do 3 180,9 miliona dolarów w 2028 roku przy złożonej rocznej stopie wzrostu (CAGR) wynoszącej 30,8% w okresie 2021-2028. Gdzie wartość rynkowa wynosiła 392,5 miliona USD w 2020 roku. Stwierdzono, że zapotrzebowanie na obliczenia kwantowe wzrośnie wraz z upływem czasu, ponieważ będą one intensywnie wykorzystywane przez wiele usług obliczeniowych.
Przyszłość obliczeń kwantowych:
Ponieważ superkomputery są ograniczone do rozwiązywania problemów liniowych i trudno jest znaleźć rozwiązania problemów chaotycznych, obliczenia kwantowe wykorzystują rozwiązania dla złożonych problemów, takich jak modelowanie białek, wykorzystując fizykę mechaniki kwantowej. Może również wypróbować kilka rozwiązań jednocześnie. Może również obsługiwać dane przetwarzane przez systemy AI, co wymaga ogromnej mocy obliczeniowej.
Wniosek:
Jak już wiemy, obliczenia kwantowe dodają wartości wielu aplikacjom dzięki wykorzystaniu qubitów, które mogą być jednocześnie 1 i 0, ale nie możemy pomijać wad obliczeń 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 się.
Dlatego cechy, które sprawiają, że systemy kwantowe są wydajne, czynią je również delikatnymi i powodują rozpad całego systemu.
Autor: Riya Singh