Что такое квантовые вычисления, реальны ли они и как они меняют ситуацию?

В наше время стандартные компьютеры, несомненно, более совершенны, чем те, что были доступны несколько десятилетий назад. Однако с той скоростью и разнообразием, с которыми сейчас сталкиваются компьютеры, трудно представить что-то, что могло бы быть лучше. Вы должны узнать о квантовых вычислениях. Эта область науки направлена ​​на использование законов Вселенной для достижения невероятных целей.

Концепция квантовой физики произвела революцию в науке, так как она утверждает, что законы классической физики не управляют всей Вселенной и могут быть ошибочными в некоторых случаях, когда частицы достигают бесконечно малых размеров, но что, если полагаться на квантовую физику в мир компьютеров?», Это приведет к тому, что мы называем квантовыми вычислениями.

Итак, что такое квантовые вычисления и как они повлияют на наш мир в будущем? Проверять Как выбрать правильную ИТ-сертификацию и не пожалеть об этом.

Что такое квантовые вычисления?

Хотя квантовая динамика изучается и сегодня, впервые она была представлена ​​в XNUMX-х годах физиком Полом Бениоффом. В это время Бениофф предложил модель квантовых вычислений машины Тьюринга. Впоследствии люди после него помогли разработать теорию и применение квантовых вычислений, в том числе Исаак Чуанг и Нил Гершенфельд.

Определение квантовых вычислений немного различается в зависимости от того, где вы находитесь. Его простейшая форма — это тип вычислений, основанный на квантовой механике. Хотя квантовые компьютеры были лишь теорией на бумаге, сейчас они воплощаются в жизнь.

Можно сказать, что квантовые вычисления — это теоретическая вычислительная модель, в которой данные и вычислительные операции обрабатываются с помощью квантовых законов.

Итак, с какими квантовыми компьютерами мы имеем дело сегодня?

Квантовые вычисления все еще находятся в стадии разработки. Это невероятно сложная область, которая уступила место многим прототипам, таким как квантовый компьютер Google Sycamore. В 2019 году Google объявил, что Sycamore потребовалось несколько минут, чтобы выполнить расчет, который потребовал бы 10000 XNUMX лет для решения с помощью суперкомпьютера. Но в чем отличие квантовых компьютеров? Как она может делать такую ​​массивную обработку?

Основы квантовых вычислений

Типичный компьютер использует для работы единицы, известные как биты. Один бит может иметь одно из двух значений: 0 или 1, поэтому он называется двоичным. Эти биты используются для записи двоичного кода, абсолютно необходимого в компьютерном мире.

С другой стороны, то, что известно как квантовый бит (кубит), является базовой единицей квантовых компьютеров. Это модули, необходимые для хранения данных и выполнения функций. Квантовые кубиты могут нести информацию в квантовом состоянии и могут генерироваться различными способами, например, с помощью вращения электрона.

Квантовые кубиты могут принимать любую форму, например фотон или захваченные ионы. Это крошечные, бесконечно малые частицы, составляющие основу Вселенной, в которой мы живем.

Квантовый бит будет давать несколько значений, равных либо 0, либо 1, либо суперпозицию между 0 и 1, а это значит, что квантовый компьютер не будет использовать какой-то конкретный метод в своей работе и будет много результатов и решений для каждого случая, и эти новые значения, полученные в результате суперпозиции между 0 и 1, будут неоднозначными для устройств традиционного компьютера.

У квантовых битов большой потенциал. В настоящее время он используется в квантовых компьютерах для решения многомерных квантовых алгоритмов и запуска квантовых моделей. Самое удивительное в кубитах то, что они могут существовать в нескольких состояниях одновременно. Это означает, что они могут быть равны нулю, единице или чему-то среднему одновременно.

Квантовые биты могут представлять большой набор значений, получающихся в результате комбинации 0 и 1, и мы называем эту способность находиться в разных состояниях одновременно суперпозицией. Исследователи квантовых вычислений манипулируют этими наложенными значениями с помощью крошечных лазеров или микроволновых лучей, благодаря которым квантовый компьютер может одновременно обрабатывать большое количество операций.

Окончательный результат появляется после того, как все кубиты будут измерены, и наложенные значения в конечном итоге вернутся в свое квантовое состояние или рухнут до 0 или 1.

Благодаря этому свойству кубиты могут одновременно рассматривать несколько возможностей, что дает квантовым компьютерам возможность выполнять вычисления до того, как состояние объекта станет измеримым. Это позволяет квантовому компьютеру решать сложные задачи намного быстрее, чем обычные компьютеры. Проверять Причины, по которым настольный компьютер всегда лучше ноутбука.

Плюсы квантовых компьютеров

Самым большим преимуществом квантовых компьютеров является скорость, с которой они могут выполнять вычисления. Эта технология может обеспечить скорость вычислений, которая не зависит от того, насколько сложными могут быть обычные компьютеры. Квантовые компьютеры также лучше способны решать более сложные задачи, чем обычные компьютеры, и могут запускать очень сложные симуляции.

Эти передовые возможности, которыми обладают квантовые компьютеры, иногда называют «квантовым превосходством», потому что они обладают потенциалом, намного превосходящим возможности компьютеров или даже продвинутых суперкомпьютеров, которые могут быть достигнуты в ближайшие несколько лет или десятилетий. Но квантовые компьютеры ни в коем случае не идеальны. Эти устройства имеют некоторые недостатки, которые могут повлиять на их успех в будущем.

Недостатки квантовых компьютеров

Поскольку квантовые компьютеры все еще находятся на стадии прототипа, многие проблемы еще предстоит решить.

Во-первых, квантовым компьютерам нужны суровые условия для работы. На самом деле эти устройства должны существовать при температуре около 232 ° C. Это затрудняет доступ большинства компаний и общественности к квантовым компьютерам. Более того, квантовые компьютеры очень велики по сравнению с нынешними стандартными моделями, примерно как размер первого компьютера. Хотя это, вероятно, изменится в будущем, это будет способствовать недоступности этой технологии для обычных людей на ранних стадиях ее развития.

Квантовые компьютеры также по-прежнему имеют дело с очень высоким уровнем ошибок. Для успешной интеграции в различные отрасли нам необходимо обеспечить высокий уровень успеха этих устройств, чтобы на них можно было положиться.

Теперь, когда мы понимаем основы квантовых вычислений, их плюсы и минусы, давайте рассмотрим, как эту технологию можно применять в различных отраслях.

Использование квантовых вычислений

Поскольку квантовые вычисления все еще находятся на ранних стадиях развития, выдвигается множество идей о том, что они могут сделать в один прекрасный день. Существует множество неверных представлений о квантовых компьютерах из-за непонимания самой технологии. Некоторые люди предполагают, что квантовые компьютеры будут использоваться для входа в параллельные вселенные или даже для имитации путешествий во времени.

Хотя эти возможности нельзя полностью исключить, мы должны сосредоточиться на более реалистичных применениях квантовых вычислений, которые достижимы в ближайшие несколько десятилетий. Итак, давайте перейдем к приложениям квантовых вычислений.

1. Искусственный интеллект и машинное обучение

Искусственный интеллект и машинное обучение — две другие технологии, которые кажутся почти футуристическими, но с годами становятся все более и более продвинутыми. По мере развития этих технологий нам может понадобиться отказаться от стандартных компьютеров. Именно здесь могут вмешаться квантовые компьютеры с их огромным потенциалом для обработки функций и быстрого выполнения вычислений.

Квантовые вычисления могут ускорить и повысить эффективность сложных задач машинного обучения.Например, крупные заводы, стремящиеся максимизировать производство, требуют оптимизации каждого процесса в отдельности, а также всех задействованных компонентов.

Квантовые компьютеры могут помочь получить представление об упрощении производства, сокращении отходов и одновременном снижении затрат.

2. Кибербезопасность

По мере того, как технологии киберпреступников становятся все более изощренными, растет и наша потребность в высоком уровне кибербезопасности. Сегодня киберпреступность тревожно распространена, каждый месяц жертвами становятся тысячи людей.

Благодаря квантовым вычислениям однажды нам будет проще разрабатывать высококачественные протоколы кибербезопасности, способные противостоять даже самым сложным атакам.

Квантовые вычисления также могут помочь улучшить методологию криптографии, особенно в области, известной как квантовая криптография. который исследует процесс использования квантовой механики для реализации криптографических функций.

3. Разработка лекарств

Способность квантовых компьютеров предсказывать исход ситуаций может сделать их эффективными при разработке лекарств. Квантовый компьютер может однажды помочь предсказать, как определенные частицы будут вести себя в определенных сценариях. Например, квантовый компьютер может предсказать, как лекарство поведет себя внутри организма человека.

Такой высокий уровень исследований мог бы значительно облегчить период проб и ошибок при разработке лекарств. Проверять Советы по оздоровлению, чтобы улучшить свое здоровье в качестве фрилансера.

Интересы, связанные с квантовыми вычислениями

Когда развивается новый тип технологии, для людей нормально чувствовать некоторую тревогу. Итак, должны ли нас беспокоить квантовые вычисления?

Было много разговоров о рисках кибербезопасности, связанных с квантовыми компьютерами. Хотя квантовые компьютеры могут помочь достичь более высокого уровня цифровой безопасности, все может пойти по другому пути. Хотя на данный момент эта угроза носит гипотетический характер, существует вероятность того, что в ближайшие годы она перерастет в проблему, особенно по мере того, как квантовые компьютеры станут доступными для большего числа людей. Некоторые компании уже предлагают VPN-сервисы с «квантовой защитой» на всякий случай.

Поскольку квантовые компьютеры могут решать очень сложные задачи, возрастает вероятность более эффективного взлома паролей и расшифровки данных. Пока суперкомпьютеры изо всех сил пытаются найти ключи дешифрования, квантовые компьютеры могут однажды получить возможность легко расшифровывать конфиденциальные данные, что было бы очень хорошей новостью для злоумышленников. Проверять Что такое полиморфное и метаморфное вредоносное ПО?

Квантовые вычисления подтолкнут нас в будущее

Возможности, предлагаемые квантовыми вычислениями, не что иное, как невероятные, и однажды они станут достижимыми. Хотя квантовые вычисления все еще находятся в зачаточном состоянии, непрерывные разработки в этой области могут привести нас к огромным технологическим прорывам. Время покажет! Теперь вы можете просмотреть Некоторые практические и реалистичные варианты использования Linux.

ДзТех

Я государственный инженер с большим опытом работы в области программирования, создания веб-сайтов, SEO и технического написания. Я увлечен технологиями и посвящаю себя предоставлению качественной информации общественности. Я могу стать более ценным ресурсом для пользователей, которые ищут точную и достоверную информацию об обзорах продуктов и специализированных приложениях в различных областях. Моя непоколебимая приверженность качеству и точности гарантирует, что предоставляемая информация заслуживает доверия и полезна для аудитории. Постоянное стремление к знаниям заставляет меня идти в ногу с новейшими технологическими разработками, гарантируя, что общие идеи будут передаваться в ясной и доступной форме.
Перейти к верхней кнопке