Обычный компьютер работает в единичных битах, находя результаты, равные 0 или 1. Это означает, что в определенный момент времени он может выполнять только одно вычисление. Квантовый компьютер же использует все свои кубиты одновременно. Это означает, что он может производить миллион вычислений одновременно. Это делает квантовые компьютеры экспоненциально быстрее и мощнее.
Но массовое производство и стабильность работы квантовых компьютеров пока еще требуют больших материальных затрат. Давайте рассмотрим же в каких конкретных областях квантовые компьютеры будут незаменимы и оправдают те финансовые и интеллектуальные ресурсы, направленные на их развитие.
Создание персонализированных лекарств
Развитие медицины - это долгий процесс. Ученые могут потратить много времени и денег, просто пытаясь найти молекулу, которая борется с болезнью. Но с помощью квантового компьютера можно моделировать сложные структуры лекарств за считанные часы. Эта технология может даже адаптировать лечение к ДНК пациента, делая его более эффективным и снижая побочные эффекты. Поскольку каждый медикамент будет уникальным, вирусам и бактериям будет гораздо сложнее развивать лекарственную устойчивость.
Борьба с изменением климата
Прогнозировать погоду сложно, потому что существует так много переменных составляющих окружающей среды: температура, влажность и ветровой режим. Кроме отсутствия зонта под рукой, ошибочные прогнозы могут вызвать хаос в работе авиалиний и нанести непоправимый ущерб фермерам.
С помощью квантового компьютера ученые могли бы идеально прогнозировать краткосрочные погодные условия, создавать модели климата для предотвращения стихийных бедствий и моделировать влияние человека на окружающую среду.
Конец дорожным пробкам
По мере того, как города становятся все больше, а умные автомобили на автопилотах все чаще встречаются на дорогах, возникает потребность в улучшенной навигации. Поскольку квантовые компьютеры могут выполнять множество вычислений одновременно, они очень хорошо справляются с так называемыми «проблемами оптимизации» или находят лучший способ что-то сделать.
Volkswagen, например, использовал квантовые компьютеры, чтобы помочь таксистам найти самый быстрый маршрут до аэропорта в Пекине, а автобусам избежать пробок в Барселоне. Процесс также может помочь найти оптимальное решение для эффективной логистики и поставок.
Найди Землю 2.0
NASA считает, что квантовый компьютер в сочетании с машинным обучением может обрабатывать данные, собранные космическими телескопами, гораздо более эффективно, что даст возможность найти обитаемые планеты. Более того, это может даже помочь в планировании миссий.
Симулируя множество сложных задач, с которыми робот-вездеход может столкнуться на других планетах, например, когда и где лучше всего заряжать свои солнечные батареи, разработчики заранее смогли бы лучше запрограммировать и откалибровать соответствующее оборудование, чтобы робот справился с препятствием.
Разработка новых материалов
Еще в 2016 году, работая только с двумя кубитами, инженеры Google впервые смоделировали молекулу водорода. С тех пор IBM удалось смоделировать еще более сложные молекулы. Подобно тому, как этот процесс может быть использован для разработки лекарств, он также может создавать новые химические вещества и материалы. Это может привести, например, к появлению более долговечных батарей, более эффективных удобрений для выращивания сельскохозяйственных культур и даже к разлагаемому микроорганизмами пластику.
Квантовая криптография
В то время как текущие пароли суперкомпьютеры могут взламывать веками, квантовый компьютер может это сделать за считанные часы. Можно получить доступ к чему угодно: электронной почте, банковским счетам, даже государственным секретам. К счастью, квантовая механика может как помочь получить доступ, так и оберегает от утечки информации.
Квантовое распределение ключей отправляет информацию при помощи фотонов. Если вы попытаетесь прочитать эти частицы в полете, они потеряют свое неопределенное состояние, что приведёт к уничтожению передающих данных и оповещению отправителя.
--------------------------------------------------------------------------------------------------
Читайте также:
- Эрвин Шрёдингер – известный физик, чей парадокс с котом взволновал всё научное сообщество
- Квантовые компьютеры: как они изменят нашу жизнь?
- 10 научных достижений 2019 года
Все фотографии и иллюстрации взяты из открытых источников и принадлежат их авторам.
Если Вам понравилась статья, нажимайте "палец вверх" и подписывайтесь на канал, дальше будет так же интересно!
