Khai Phóng Tiềm Năng của Điện toán Lượng tử: Cách mạng hóa các Ngành và Giải quyết các Vấn đề Phức tạp
Bạn có biết rằng ngày 14thđược kỷ niệm làNgày Lượng tử Thế giới? Hằng số Planck mô tả hành vi của các hạt và sóng ở cấp độ nguyên tử, bao gồm cả khía cạnh hạt của ánh sáng, mà điện toán lượng tử dựa trên đó.
Vậy thìĐiện toán Lượng tửlà gì?
Điện toán lượng tử là một nghiên cứu về sự phát triển của các công nghệ dựa trên máy tính, tập trung vào các nguyên tắc của lý thuyết lượng tử, một nguồn gốc từ vật lý. Điện toán lượng tử sử dụng sự kết hợp của các bit để thực hiện các tác vụ tính toán cụ thể. Do đó, chúng ta thấy sự phát triển của máy tính lượng tử, là những cỗ máy sử dụng các thuộc tính của vật lý lượng tử để lưu trữ dữ liệu và thực hiện các tính toán. Điều này có thể cực kỳ có lợi cho việc giải quyết các hoạt động phức tạp và khổng lồ một cách nhanh chóng và hiệu quả. Trong khi đó, máy tính cổ điển, bao gồm điện thoại thông minh và máy tính xách tay, mã hóa thông tin trong các “bit” nhị phân có thể là 0 hoặc 1. Trong máy tính lượng tử, đơn vị bộ nhớ cơ bản là bit lượng tử hay qubit.
Các ứng dụng của Điện toán Lượng tử:
Sử dụng các hoạt động của điện toán lượng tử trong một số ứng dụng có thể giúp cải thiện các quy trình trong nhiều ngành, tiết kiệm hàng triệu lần thời gian và cung cấp một con đường để giải quyết các vấn đề phức tạp nhất. Một số ứng dụng được liệt kê dưới đây, nơi điện toán lượng tử có thể đóng một vai trò quan trọng:
- Hóa học Tính toán: Một trong những ứng dụng điện toán lượng tử đầy hứa hẹn nhất sẽ là trong lĩnh vực hóa học tính toán. Máy tính thông thường khó xử lý số lượng nhỏ nhất và lớn nhất của các phân tử, nhưng điện toán lượng tử cung cấp một con đường chiến lược để lập bản đồ các phân tử, từ đó tạo cơ hội cho nghiên cứu dược phẩm. Một số vấn đề quan trọng có thể được giải quyết thông qua điện toán lượng tử là trong lĩnh vực thử nghiệm lâm sàng in silico
- Trí tuệ Nhân tạo:Trí tuệ nhân tạođã là một công nghệ mới nổi trong nhiều lĩnh vực, từ thương mại điện tử và chăm sóc sức khỏe đến tài chính và giáo dục. Nhưng cùng với điện toán lượng tử, việc đưa ra quyết định sẽ dễ dàng hơn rất nhiều
- Tài chính: Điện toán lượng tử có thể giúp thực hiện các mô phỏng và dự đoán chính xác hơn về hoạt động thị trường để giảm bớt các chức năng của nhà phân tích, điều mà máy tính cổ điển không làm được
- Chăm sóc sức khỏe: Hiệu quả của điện toán lượng tử trong chăm sóc sức khỏe có thể cho phép nhiều đột phá đáng kể, chẳng hạn như giải trình tự DNA nhanh chóng và xử lý lượng lớn dữ liệu chăm sóc sức khỏe.
Một số ứng dụng chính khác được đề cập dưới đây:
Các công ty khổng lồ đang đưa công nghệ điện toán lượng tử vào hoạt động kinh doanh của họ là:
- IBM: Đây là công ty đầu tiên vào năm 2016 cung cấp quyền truy cập điện toán lượng tử dựa trên đám mây và hiện tại, họ có kế hoạch phát hành bộ xử lý 433-qubit có tên là Osprey và Condor, một bộ xử lý 1.121-qubit sẽ kế nhiệm vào năm 2023 với hy vọng giải quyết các vấn đề hiệu quả hơn
- QCI: Công ty tin vào việc bổ sung tính toán cổ điển bằng điện toán lượng tử và, với tầm nhìn này, họ đã công bố một phần mềm dưới dạng dịch vụ (SaaS) có tên là Qatalyst, một nền tảng điện toán lượng tử
- Xanadu: Một công ty khởi nghiệp của Canada cung cấp nền tảng điện toán lượng tử dựa trên photon đầu tiên, có sẵn thông qua đám mây, nơi hệ thống này sử dụng ánh sáng thay vì chất siêu dẫn, cho phép chúng hoạt động ở nhiệt độ phòng
- Microsoft: Nền tảng đám mây Azure của họ đã giới thiệu máy tính lượng tử do Honeywell và IonQ sản xuất để giải quyết các vấn đề nằm ngoài tầm với của các máy thông thường. BMW, Airbus và Roche đang dùng thử máy tính lượng tử của Microsoft
Thông tin chi tiết về Thị trường:
Theo Fortune Business Insights; thị trường điện toán lượng tử dự kiến sẽ tăng từ 486,1 triệu đô la vào năm 2021 lên 3.180,9 triệu đô la vào năm 2028 với tốc độ CAGR là 30,8% trong giai đoạn 2021-2028. Trong đó, giá trị thị trường là 392,5 triệu đô la Mỹ vào năm 2020. Người ta thấy rằng nhu cầu về điện toán lượng tử sẽ tăng lên theo thời gian khi được nhiều dịch vụ điện toán sử dụng.
Tương lai của Điện toán Lượng tử:
Vì siêu máy tính bị giới hạn trong việc giải quyết các vấn đề tuyến tính và rất khó tìm ra giải pháp cho các vấn đề hỗn loạn, trong đó điện toán lượng tử tận dụng các giải pháp cho các vấn đề phức tạp như mô hình hóa protein bằng cách sử dụng vật lý của cơ học lượng tử. Nó cũng có thể thử đồng thời một số giải pháp. Nó cũng có thể hỗ trợ dữ liệu được xử lý bởi các hệ thống AI, đòi hỏi sức mạnh tính toán rất lớn.
Kết luận:
Như chúng ta đã biết, điện toán lượng tử làm tăng thêm giá trị cho nhiều ứng dụng thông qua việc sử dụng các qubit có thể đồng thời là 1 và 0, nhưng chúng ta không thể bỏ qua những hạn chế của điện toán lượng tử. Một trong những phần khó khăn nhất là bản chất mạnh mẽ của nó, rất khó để thiết kế nó. Ngoài ra, CPU lượng tử sẽ có những vấn đề về hiệu quả và nhiệt của riêng nó.
Do đó, các đặc điểm làm cho hệ thống lượng tử có khả năng cũng làm cho chúng trở nên tinh tế và khiến toàn bộ hệ thống sụp đổ.
Tác giả:Riya Singh