Одна из многих технологий следующего поколения - это квантовые вычисления. Эту технологию можно выразить одним простым словом: квантовые вычисления преобразуют. Среди многочисленных и мощных отраслей, которые она стремится трансформировать, - сельское хозяйство, фармацевтика, здравоохранение, производство, строительство, искусственный интеллект, машинное обучение и, наконец, что самое важное, война.
В частности, две известные страны - США и Китай - ведут напряженную гонку за то, чтобы первыми создать передовые, коммерчески доступные квантовые технологии. Потенциал компьютеров следующего поколения настолько огромен, что на его исследования и разработки были обещаны десятки миллиардов долларов. Мы находимся на начальных этапах того, что должно стать самым важным технологическим развитием века.
Разница между классическими и квантовыми компьютерами может быть представлена заявлением Google о квантовом превосходстве в 2019 году. Один из 53-кубитных квантовых компьютеров Google смог произвести вычисления чуть более чем за 3 минут, тогда как даже самому мощному классическому компьютеру в мире потребовалось бы более 10 000 лет, чтобы произвести те же вычисления. Это утверждение вызвало споры со стороны конкурирующей компании IBM, заявившей, что расчет потребовал бы нескольких дней, а не десятков тысяч лет, как заявлял Google. Но основная идея этого преобразования в вычислениях сохраняется.
Квантовая технология будет быстрее, эффективнее и революционнее, чем ее классические аналоги. На сегодняшний день классические компьютеры хранят свою информацию как 1 или 0. Эти 1 и 0 мы называем «битами». Но квантовые компьютеры могут использовать свойство, известное как суперпозиция, где их квантовые биты - кубиты, могут быть 1, 0, 1 и 0 одновременно или некоторой комбинацией обоих чисел. Воспользовавшись квантовой особенностью суперпозиции, эти новые компьютеры могут добиться больших вычислительных успехов там, где классической технологии просто недостаточно. Тот факт, что субатомные частицы, такие как электроны, существуют в суперпозиции состояний, затрудняет их моделирование классическими компьютерами. Благодаря этой способности моделировать частицы и их квантовые свойства квантовые компьютеры преуспевают там, где классические компьютеры терпят неудачу.
И все же, несмотря на их вычислительную мощь и обещания на будущее, квантовые компьютеры на самом деле довольно непостоянные машины. Их чипы работают только при температурах, близких к абсолютному нулю ( -273 ° C). До сих пор в центре внимания кубитов находились небольшие сверхпроводящие петли. Колебания этих петель означают, что они представляют собой системы с двумя возможными квантовыми состояниями, что делает их жизнеспособной основой для кубита.
В мире квантовых вычислений существует как гонка между материалами, так и гонка между странами. На данный момент сверхпроводящие петли по-прежнему являются основой большинства кубитов. Квантовые компьютеры вряд ли найдут практическое применение раньше, чем через десятилетия. И все же некоторые из самых влиятельных компаний в мире - Google, Microsoft, IBM, Amazon, а также более мелкие компании и венчурные капиталисты - вкладывают сотни миллионов долларов в исследования. Они верят, что, будучи первыми разработавшими эти компьютеры, смогут вывести их на передовые позиции в своей отрасли.
Благодаря идеальному моделированию молекул квантовые компьютеры могут помочь изобрести новые методы лечения и потребительские товары. На Уолл-стрит они будут использоваться для прогнозирования экономической активности и оптимизации портфелей, в то время как более любознательный мир физиков с классной доской и учебниками получит помощь в решении проблем, над которыми они работают в течение многих лет.
#квантовый компьютер #технологии #квантовые технологии #квантовые вычисления