Komputasi kuantum memiliki momen. Tapi teknologi itu futuristik

Itu tidak memiliki buzz kecerdasan buatan, tetapi komputasi kuantum memiliki momennya sendiri.

Beberapa lembaga paling kuat di dunia, termasuk Google, Microsoft, Amazon, IBM Dan pemerintah Amerika Serikat menghabiskan jutaan dolar dalam perlombaan untuk mengembangkan dan membangun kuantum praktis pertama.

Startup yang berfokus pada teknologi kuantum yang menarik sekitar $ 2 miliar tahun lalu, menurut a McKinsey & Co.Ketika investor terakumulasi dalam industri yang dapat memiliki pendapatan hampir $ 100 miliar dalam satu dekade.

Namun, hari ini tidak ada banyak bisnis. Secara total, perusahaan komputasi kuantum menghasilkan pendapatan kurang dari $ 750 juta pada tahun 2024, menurut laporan yang sama.

Tetapi semakin banyak, kami mendengarkan kemajuan yang hebat.

Dalam setahun terakhir, Microsoft disajikan Chip kuantum pertama Anda, eksekutif Google pepatah Teknologi bisa hanya lima tahun lagi, Amazon dipamerkan Prosesor kuantum koreksi kesalahan dan IBM diuraikan Rencana Anda untuk membangun komputer kuantum yang signifikan pada tahun 2029.

Lusinan perusahaan dan universitas kecil yang bekerja dalam matematika yang mendasari, perangkat lunak atau model bisnis potensial mengikat mereka. Beberapa perusahaan bahkan bernegosiasi di depan umum, dan dapat melihat bahwa tindakan mereka meningkat atau runtuh tergantung pada nukleus berita.

Di bulan Januari Nvidia CEO Jensen Huang mengirim keberadaan komputasi kuantum mengejutkan Ketika dia mengatakan bahwa 15 tahun “di sisi awal” ketika mempertimbangkan berapa lama itu akan terjadi sebelum komputasi kuantum berguna. Dia mengatakan pada waktu itu bahwa 20 tahun adalah periode waktu yang “banyak dari kita akan percaya.”

Dua bulan kemudian, dia kembali Komentar itu, tetapi juga menyatakan keterkejutan mereka bahwa mereka mentransfer pasar, atau bahwa bahkan ada pasar yang akan ditransfer.

“Bagaimana mungkin perusahaan komputer kuantum menjadi publik?” Huang berkata pada bulan Maret.

Pada saat ini, tidak ada yang berguna yang dapat membuat komputer kuantum. Mereka murni untuk penelitian.

Tapi janjinya jelas. Jika teknologi berfungsi, Anda dapat mencapai jenis angka tertentu dan melakukan beberapa tugas yang saat ini tidak mungkin pada komputer tradisional, atau yang akan membutuhkan begitu lama sehingga alam semesta akan berakhir sebelum selesai.

Untuk membayangkan komputer kuantum, Anda harus secara fundamental mengubah cara Anda mempertimbangkan apa artinya menghitung.

Komputer tradisional berfungsi karena ada miliaran transistor di setiap chip. Transistor ini dapat berupa satu atau nol, hidup atau mati. Dalam jumlah besar, transistor dapat mewakili hampir semua angka, berkonsultasi dengan bagian -bagian memori sistem dan membuat aritmatika. Beginilah setiap komputer bekerja di dunia saat ini.

Pada komputer kuantum, sistem menggunakan qubit bukan transistor. Ini jauh lebih rumit daripada yang dan nol. Jika qubit hidup atau mati ditentukan oleh mekanika kuantum, dan semua qubit “kusut”, yang berarti bahwa perubahan dalam satu akan mempengaruhi probabilitas orang lain.

Buat QBIT berfungsi mungkin memerlukan infrastruktur yang signifikan. Misalnya, beberapa komputer kuantum harus dioperasikan pada suhu yang sangat dingin, hampir mutlak nol.

Sampai sekarang, banyak aplikasi untuk kuantum berkaitan dengan simulasi kimia dan fisika.

“Komputer kuantum tidak akan menjadi perhitungan pilihan untuk setiap aplikasi, dan itu bagus,” kata Krysta Svore, wakil presiden pengembangan kuantum tingkat lanjut Microsoft. “Bahkan jika kita hanya menggunakan komputer kuantum untuk sains dan kimia material, 96% barang buatan dunia bergantung pada kimia dan ilmu material.”

Peneliti keamanan peduli dengan apa yang mereka sebut Q-Dayatau hari komputer kuantum yang efektif dibuat. Mereka memprediksi kekacauan ketika kata sandi dan enkripsi mulai gagal secara misterius.

“Bersama dengan potensi manfaatnya, komputasi kuantum juga menimbulkan risiko signifikan bagi keamanan ekonomi dan nasional Amerika Serikat,” kata Biden Gedung Putih pada tahun 2022, di Memorandum Keamanan Nasional. Komputer kuantum yang relevan secara kriptografis “dapat membahayakan komunikasi sipil dan militer, merusak sistem pengawasan dan kontrol untuk infrastruktur kritis dan mengalahkan protokol keamanan untuk sebagian besar transaksi keuangan berbasis internet,” kata memorandum itu.

Tidak ada aplikasi praktis atau algoritma yang dapat dieksekusi pada komputer kuantum yang tidak dapat dicapai hari ini pada komputer digital silikon normal.

Namun, beberapa kelompok mengatakan mereka telah menunjukkan “supremasi kuantum”, yang menunjukkan bahwa mereka telah mengeksekusi masalah pada komputer kuantum yang akan memakan waktu lebih lama dengan komputer tradisional. Semua tindakannya abstrak.

Google adalah orang pertama yang menyatakan supremasi kuantum pada tahun 2019, menggambarkan pencapaian komputer kuantum sebagai “Benchmark. “Tugas yang ia lakukan disebut pengambilan sampel sirkuit acak, yang pada dasarnya hanya digunakan untuk menguji komputer kuantum.

Google mengatakan bahwa para peneliti memberikan instruksi acak dari komputer untuk menjadikan masalah yang paling kompleks dari mekanika kuantum mungkin. Para peneliti dapat menunjukkan bahwa komputer kuantum lebih cepat ketika menguraikan masalah kuantum. Tahun lalu, Google mengatakan komputer kuantumnya yang baru dan lebih cepat Sycamore telah memperluas kesenjangan kinerja.

Dalam hal aplikasi dunia nyata di masa depan, sebagian besar potensi komputer kuantum berada di bidang penelitian medis, kimia dan material.

Google menunjuk pada penemuan obat, atau menemukan molekul yang bisa menjadi obat yang bermanfaat. Dia juga mengatakan bahwa komputer kuantum dapat melakukan sains yang diperlukan untuk memasarkan energi fusi.

Ketika Microsoft mengumumkan chip kuantum pertamanya pada bulan Februari, perusahaan menyoroti masalah kimia dan ilmu material, seperti mengapa beberapa bahan berjalan atau cara menyusun plastik.

Ada juga optimisme tertentu bahwa komputer kuantum akan memadai untuk menghasilkan data pelatihan untuk aplikasi AI, terutama untuk situasi atau masalah dengan sejumlah besar solusi yang mungkin.

Peneliti Google Pertahankan halaman web Itu katalog banyak algoritma kuantum yang paling menonjol.

Yang paling terkenal adalah Algoritma Shoryang menunjukkan bahwa komputer kuantum dapat menemukan faktor utama dari sejumlah besar lebih cepat daripada yang mungkin terjadi pada komputer digital.

Ketika algoritma ditemukan pada tahun 1994, ia menyalakan keprihatinan tertentu terhadap militer di seluruh dunia. Banyak dari mereka menggunakan metode enkripsi yang disebut RSA, yang membutuhkan proses anjak dalam jumlah besar agar sulit untuk merahasiakan data.

“Tanpa mitigasi yang efektif, dampak penggunaan musuh komputer kuantum bisa sangat menghancurkan [national security systems] Dan bangsa kita “, Pentagon Dia mengatakan pada tahun 2021.

Microsoft telah mengakui faktor keamanan nasional dan bahkan telah membingkai keamanan kuantum sebagai karier melawan Cina.

“Meskipun sebagian besar percaya bahwa Amerika Serikat masih menempati posisi utama, kami tidak dapat mengesampingkan kemungkinan kejutan strategis atau bahwa Cina sudah dapat mencapai Amerika Serikat,” Presiden Microsoft Brad Smith, menulis Dalam posting blog pada bulan April.

Pemerintah telah memimpin upaya untuk memindahkan enkripsi ke metode yang disebut SO setelah kuantium, yang tidak dapat dipecah oleh komputer kuantum. Perusahaan menyukai Apel Mereka sudah mulai mengintegrasikan enkripsi setelah kuantum Dalam layanannya sebagai iMassage.

Namun komunikasi masa lalu masih bisa berisi rahasia. Badan -badan intelijen dan bajak laut komputer lainnya sering mengumpulkan data terenkripsi dengan harapan bahwa suatu hari dapat diuraikan.

Untuk saat ini, banyak pekerjaan di Quantum masih cukup akademis.

Mayoritas perusahaan perangkat keras canggih saat ini sedang mengerjakan “koreksi kesalahan”, atau dalam berbagai metode yang bertujuan mengurangi jumlah kesalahan dan membuat mereka kurang berbahaya ketika terjadi.

Menurut peneliti Microsoft, pada komputer kuantum saat ini, qubit gagal sesering 1 dari 1.000 kali digunakan. Microsoft pepatah Minggu lalu ia dapat mengurangi tingkat kesalahan sebesar 1.000 kali berkat pendekatan baru.

Beberapa peningkatan dalam koreksi kesalahan telah diumumkan selama setahun terakhir, yang merupakan alasan mengapa para peneliti dan insinyur semakin percaya bahwa mereka dapat membangun komputer kuantum.

Masalah selanjutnya untuk diatasi adalah memperluas komputer.

Chip willow baru Google memiliki 105 qubit. Chip Majorana Microsoft memiliki delapan. IBM Starling berencana untuk memiliki 200 qubit. Chip Ocelot Amazon memiliki 14 qubit. Di tahun -tahun mendatang, angka -angka ini harus naik. Google dan Microsoft mengatakan bahwa komputer kuantum yang sangat berguna akan membutuhkan 1 juta qubit.

LIHAT: Komputasi kuantum mencapai titik balik