الثروة والقوة والقوى الخارقة: كيف تغير الحوسبة الكمومية حياتنا

الكأس المقدسة للعلم

هذا هو بالضبط الضجيج حول الحوسبة الكمومية في الوقت الحالي. الشخص الذي يمكنه القيام بذلك أولاً

تطوير حاسوب كمي مستقر،سوف تصل إلى الفوز بالجائزة الكبرى الكبيرة. التشفير واختراق البيانات والبحث عن مواد وأدوية جديدة وتحسينها وتقييم المخاطر - سيجد الكمبيوتر حلولاً لهذه المشكلات على الفور تقريبًا. وهذا يخيف الكثير من الناس، وذلك لسبب وجيه: جميع بياناتنا ومدخراتنا ستكون في خطر. وقد يؤدي هذا إلى كارثة عالمية، والتي أطلق عليها بالفعل "نهاية العالم الكمومية".

لكن في حين أن قوة أجهزة الكمبيوتر الكمومية هي أيضًاالأجهزة الصغيرة يمكنها فقط إظهار إمكانية حل المشكلات وليس حلها. يتطلب الأمر حوالي 20 مليون كيوبت لكسر خوارزمية التشفير باستخدام المفتاح العام RSA (اختصار لاسم المبدعين). الكيوبت هو نظير كمي للبت ، والذي يمكنه ليس فقط أن يأخذ القيم 0 و 1 ، ولكن كلا الموضعين في نفس الوقت. في عالم العلم ، هذا يسمى التراكب ، وهذه الميزة هي التي تسمح لك بالعثور على الإجابة بشكل أسرع ، ولكن ليس من السهل إنشاؤها.

"في حين أن قوة أجهزة الكمبيوتر الكمومية صغيرة جدًا"

على سبيل المثال ، تخطط Google لإصدار كميةجهاز كمبيوتر يحتوي على مليون كيوبت في عام 2029 وحده ، وأجهزة الكمبيوتر الكمومية الحديثة بها مائة كيوبت كحد أقصى. كلما زاد عددهم ، زاد صعوبة توصيلهم مباشرة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الكيوبتات الحديثة غير مستقرة وتفقد حالتها الكمية بمرور الوقت ، ونتائج الحسابات تحتوي على عدد كبير من الأخطاء. تؤدي هذه العوامل إلى إبطاء عملية إنشاء الكمبيوتر الكمي بشكل كبير.

فائدة "الكم" هنا والآن

الرياضيات والفيزياء دون انتظار اليوم س ،تعلمت تطبيق فوائد الحوسبة الكمومية على جهاز كمبيوتر كلاسيكي. الخوارزميات المستوحاة من الكم تجد الحلول في أطر زمنية مقبولة. في الوقت نفسه ، تجدها أفضل الخوارزميات الحديثة بالفعل بنسبة 95-99٪ قريبة من المستوى الأمثل. تساعد الأجهزة في حساب المسار الأمثل للمركبة الفضائية ، حيث يتم استخدامها لتطوير أدوية ومواد جديدة.

موقع مزارع الرياح والنفطكما تم تحسين الآبار ومحطات الطوارئ باستخدام خوارزميات مستوحاة من الكم. ويمكن القيام بذلك بأي جدول - على سبيل المثال ، القطارات أو الإجازات. بالطبع ، في بعض الأحيان يمكن عمل خطة إجازة في شركة صغيرة يدويًا. ولكن إذا كان هناك الكثير من المتغيرات والعوامل المقيدة ، فمن المستحيل القيام بمثل هذه الوظيفة من خلال تعداد بسيط: سوف يستغرق الأمر عقودًا للعثور على الإجابة. قبل اختراع الخوارزميات المستوحاة من الكم ، لم يكن هناك سوى مخرج واحد - الرفض المتعمد لأخذ عدة مؤشرات في الاعتبار. بالطبع ، أثر هذا على جودة الحل وكفاءته.

تحسينه

لاستخدام الخوارزمية ، أنت بحاجة إلى ملفنظام الأجهزة والبرامج. يطلق عليه حلالا أو حلالا. يتم استخدامه لحل مشاكل التحسين عند الحاجة إلى النظر في ملايين المجموعات. يسمح لك برنامج الحل بمراعاة جميع القيود ، ولا يعتمد عمله على مجال الموضوع الذي يتم حل المشكلة من أجله. يعمل المحلل وفقًا لسيناريو منطقي واحد ، باستخدام متجه للمتغيرات ومصفوفة قيد.

المذيبات مقسمة إلى نوعين.الأول متخصص ، ويشمل منصة Yandex.Routing. إنه يحل مشاكل الخدمات اللوجستية واختيار أفضل طريق ، مع مراعاة الاختناقات المرورية وإشارات المرور وإصلاح الطرق. والثاني هو الحلول الصناعية أو ذات الأغراض العامة مثل Fixstars أو IBM CPLEX. يحل مشاكل التحسين بعدد كبير من المتغيرات والقيود. يتم استخدامها للعثور على مواد جديدة أو لجدولة الإنتاج. Universal Solver هي تقنية تحسين متطورة.

"تخطط Google لإطلاق جهاز كمبيوتر كمي بمليون كيوبت فقط في عام 2029"

ليس لدى روسيا حتى الآن حلول عالمية خاصة بها.تستخدم جميع الشركات أنظمة برامج وأجهزة يابانية أو أمريكية. ومن أجل تخصيص الخوارزميات المستوحاة من الكم والتحكم في عملية الحساب بأكملها ، تحتاج إلى الوصول إلى الكود الداخلي للحل. لذلك ، فإن أولويتنا الآن هي تطوير حل شامل في روسيا.

الحاجة للحلول

حتى اليوم Q ، عندما يكون الكم الحقيقيالحواسيب ، الإنسانية لا تزال بعيدة. لكن الشركات من مختلف المجالات والبلدان تستخدم بالفعل وتطبق تقنيات الكم. لا عجب أن التحسين مطلوب أينما كان هناك تخطيط واتساق ، لأنه يساعد على توفير الميزانيات والموارد ويقلل من وقت العمل.

قراءة المزيد:

صور العلماء مخلوقًا غريبًا له مخالب ، ظنوا خطأ أنه زهرة

ستطير الطائرة الأسرع من الصوت بسرعة 2000 كم / ساعة وتعبر المحيط في 3.5 ساعة

إنشاء كمبيوتر كمي "تجاوز النظام الثنائي"