Bilimsel topluluk içindeki fikir birliği, ilk tam-işlevsel kuantum bilgisayarının yaklaşık on yıl içinde hazır olacağıdır - bu kadar önemli bir olay, birçok uzmanın Y2Q'ya bir geri sayım yapmasını gerektiriyor: “Kuantumdan yıllar”.
Kuantum mekaniğinin temel fikirlerine en azından bir şekilde aşina olan çoğu insan alanı, en deneyimli kuantum fizikçilerinin bile şaşırtıcı bulduğu genel bir “tuhaflık” ile tanımlamaktadır. Akıl, duvarlardan geçen insanların vizyonlarıyla, zaman yolculuğunun ve gerçeğin ve gerçekliğin en köklü algılarını yok etmekle tehdit eden genel belirsizliğin önündedir. Standart ölçümler anlamsızlaşır.
Kuantum teknolojisinin muazzam potansiyel gücü göz önünde bulundurulduğunda, gelecekte bu teknolojiye sahip olanların, siyaset, finans, güvenlik ve daha pek çok alanda olmayanlar üzerinde büyük bir avantaj sağlayacağı söylenmelidir. Amazon, Microsoft ve Intel gibi şirketler “kuantum güvenli kriptografi” yi uygulamak için endişeli görünüyorlar çünkü bu şirketler (ulusal hükümetlerden bahsetmiyorlar) kuantum gücü kullanan bilgisayar korsanlarının firmalarının çöküşünü hecelemesinden endişe ediyorlar.
Ve kuantum bilişimin yakında burada kalmaya devam edeceğinin büyük bir kesinlik ile söyleyebildiğimiz için, bunun gelecekteki için tam olarak ne anlama geldiğini ve kuantum teknolojisinin getireceği inanılmaz yeni (ve bazen de korkutucu) olasılıkları anlamaya değer.
İşte kuantum teknolojisinin on inanılmaz etkileri.
10Hesaplama Hızında Üstel Bir Artış
Öncelikle, (çok) kısa bir giriş: Okuduğunuz bilgisayar, şu anda dünyanın hemen hemen her bilgisayarının kullandığı temel teknoloji ile çalışır. Sonlu, ikili bir dünyadır, bu veri, genellikle iki sonlu durumdan birinde (açık veya kapalı) bulunabilen, genellikle 0 veya 1 olarak anılan, bit olarak kodlanır. Diğer yandan, kuantum hesaplaması, aynı anda neredeyse sınırsız sayıda eyalette var olabilecek “qubits” i kullanır. (Genel olarak, n qubit'ler aynı anda 2 ^ nfarklı durumda bulunabilir.)
Eğer “düzenli” bir bilgisayar, otuz 0s ve 1s'lik bir sırayla beslenirse, bu dizinin yaklaşık bir milyar olası değeri vardır ve düzenli bitleri kullanan bir bilgisayar, her kombinasyonu tek tek yürütmek zorunda kalarak, çok fazla zaman ve bellek gerektirir . Öte yandan, bir kuantum bilgisayar, bir milyarlık diziyi birkerede “görebilir” ve hesaplama zamanını ve çabayı büyük ölçüde azaltabilecekti.
Aslında, kuantum bilgisayarları, binlerce yıl boyunca, bugünün en iyi süper bilgisayarlarını alacak hesaplamaları tamamlayabilecektir.
9keşfetme Yeni ve Daha Etkili İlaçlar
DNA dizilemesi, Moore Yasası'nın öngördüğü gibi, kısmen hesaplama gücünde keskin artışlar sağladı. Şimdi, kuantum bilgisayar kullanımı sayesinde tamamen yeni bir sağlık çağına girmek üzereyiz.
Piyasada şaşırtıcı derecede çok sayıda etkileyici ilaç bulunurken, bunların üretilebilme hızı ve belirli rahatsızlıkları tedavi etmede etkinliği şaşırtıcı derecede sınırlıdır. Hız ve doğruluktaki son artışlarla bile, bu kazançlar standart bilgisayarların sınırlamaları nedeniyle tamamen artmaktadır.
İnsan vücudu kadar karmaşık bir organizma ile, bir ilacın kendi çevresine tepki verebileceği sayısız yol vardır. Buna moleküler düzeyde genetik çeşitliliğin sınırsızlığını ekleyiniz ve spesifik olmayan ilaç tedavileri için potansiyel sonuçlar milyarlara sıçramaktadır.
Sadece kuantum bilgisayarlar, ilaç etkileşimi ile ilgili mümkün olan her senaryoyu inceleme ve sadece mümkün olan en iyi eylem planını değil, aynı zamanda belirli bir ilacın daha başarılı ve hızlı DNA dizilimi ve daha fazla bir kombinasyonu ile bir kişinin başarı şansını sunma yeteneğine sahip olacaktır. Protein katlanması konusunda titiz bir anlayış.
Aynı yenilikler, özellikle de protein katlanmasıyla ilgili olarak, kaçınılmaz olarak yaşamın genel olarak nasıl işlediğine dair daha iyi bir anlayışa yol açacak, bu da daha sonra çok daha hassas tedavilere, daha iyi ilaçlara ve daha iyi sonuçlara yol açacaktır.
8Sınırsız Güvenlik
Tıpta ileriye doğru büyük atılımların yapılmasına ek olarak, kuantum teknolojisi, neredeyse kırılmaz siber güvenlik bariyerleri ve süper güvenli uzun mesafe iletişimi de getirmektedir.
Kuantum garipliği dünyasında, iki veya daha fazla parçacığın, aralarında var olan ortamdan ve tanımlanabilir bir sinyallemeden bağımsız olarak gizemli bir şekilde bağlandığı “kuantum dolanma” olarak bilinen bir fenomen vardır. Bu, Einstein'ın meşhur “uzak mesafeli ürkütücü eylem” olarak adlandırdığı şeydir. Ve bu iki parçacığın iletişim kurduğu somut bir ortam olmadığı için, karışmış parçacıkları kullanarak kodlanan sinyallerin kesişmesi imkansız olurdu. Bu teknoloji için gereken bilim hala azgelişmiş durumda; Ancak, böyle bir iletişimin özel ve ulusal güvenlik üzerinde büyük etkisi olacaktır.
Sayısal olarak artan bilgi işlem hızı, siber güvenliğin arttırılmasına da katkıda bulunacaktır, çünkü kuantum bilgisayarlarının katlanarak artan işlem gücü, kuantum şifreleme yoluyla en karmaşık korsanlık yöntemlerine bile dayanmalarına izin verecektir. Ulster Üniversitesinde siber güvenlik araştırmacılarından Kevin Curran, “Kuantum hesaplama, makine öğrenimini, bulut bilişimini, veri analizini kullandığımız her yerde kesinlikle uygulanacaktır” diyor. “Güvenlik, [izinsiz giriş algılamayı], verilerde kalıpları aramayı ve daha karmaşık hesaplı formları aramayı anlamına gelir.” Kuantum bilgisayarlar, bir bilgisayar korsanının “hareketlerini” milyonlarca (muhtemelen milyarlarca) adımlarla tahmin edebileceklerdir. önümüzde.
7Sınırsız Hacking
Elbette, büyük güçle büyük sorumluluk gelir ve şifrelemenin yeni yüksekliklere çekilmesini sağlayacak aynı kuantum gücü, bilgisayar korsanlarının nispeten ilkel makineler tarafından yerine getirilen en ayrıntılı güvenlik önlemlerini zahmetsizce çözmelerine izin verebilir.
Günümüzün en ayrıntılı kriptografik teknikleri, olağanüstü zor matematik problemlerine dayalı olma eğilimindedir. Ve bu problemler çoğu ikili süper bilgisayarı caydırmak için yeterli olsa da, bir kuantum bilgisayar tarafından kolayca kırılabilirlerdi. Bir kuantum bilgisayarının inanılmaz hızda muazzam veri kümelerinde kalıp bulma yeteneği, günümüzün bilgisayarlarının sadece bir seçenek olana kadar seçeneği denemek suretiyle yapabildikleri büyük sayıları (hackerlar için belki de en büyük engel olarak kalan bir başarı) hesaba katmalarını sağlayacaktır. ”Qubits ve kuantum süperpozisyonu ile olası tüm seçenekler aynı anda test edilebilecekti.
Gerçekten de, RSA-768 algoritmasının tek bir örneğini (iki ana faktöre sahip olan ve yedi yüz-altmış sekiz anahtar olan bir anahtar gerektiriyor) kilidini açmak için iki yıl ve aynı anda yüzlerce bilgisayar aynı anda çalıştı. Bir kuantum bilgisayar aynı görevi bir saniyenin bir bölümünde tamamlayabilirdi.
6İnce ayarlı atomik saatler ve nesne algılama
Atomik saatler sadece gündelik zaman tutmada yardımcı olmak için kullanılmaz. GPS sistemleri ve iletişim teknolojisi de dahil olmak üzere günümüz teknolojisinin önemli unsurlarıdır.
Biri atomik saatlerin daha ince ayarlara ihtiyaç duyduğunu düşünmez. En hassas atomik saatler, enerji seviyelerini değiştirdiklerinde elektronlar tarafından yayılan mikrodalgaların salınımlarını kullanarak çalışırlar. Ve saatlerde kullanılan atomlar mutlak sıfıra neredeyse tamamen soğutulur - daha uzun mikrodalga prob süreleri ve daha sonra daha fazla doğruluk sağlar.
Ancak, modern kuantum teknolojisini kullanan daha yeni atomik saatler, son derece hassas nesne detektörleri olarak kullanılabilecekleri kadar hassas olacaklar - yerçekimi, manyetik alanlar, elektrik alanları, kuvvet, hareket, sıcaklık ve diğer fenomenlerde küçük değişiklikler algılayacaklar doğal olarak maddenin varlığında dalgalanma. Bu değişiklikler daha sonra zamandaki değişikliklerle yansıtılacaktır . (Uzayın, maddenin ve zamanın ayrılmaz şekilde bağlandığını hatırlayın.)
Bu ince ayarlı algılama, yeraltı nesnelerini tanımlama ve çıkarma, okyanus yüzeyinin çok altında denizaltıları izleme ve hatta navigasyon ve otomatik sürüşü çok daha hatasız hale getirecek, çünkü yazılımlar arabalar ve diğerlerini daha iyi ayırt edebilecektir. nesneler.
İngiltere Savunma Bakanlığı Savunma Bilimsel Danışma Konseyi lideri David Delpy'nin dediği gibi, “ Yerçekimini koruyamazsınız .”
5Finansal Piyasalar
Birbiriyle bağlantılı finans dünyasında, hız büyük önem taşımaktadır. Ve finans endüstrisinin (çoğu birçoğu hesaplama hızı eksikliğinden kaynaklanan) karşılaştığı şaşırtıcı derecede çok sayıda sorun çözümsüz kalmaktadır. 0'lar ve 1'leri kullanan en güçlü “düzenli” bilgisayar bile, gelecekteki finansal ve ekonomik olayları kabaca tahmin edememekte ve hızla değişen ve gelişen bir pazarda opsiyon fiyatlandırmasıyla ilgili son derece karmaşık sorunları çözememektedir.
Örneğin, birçok hisse senedi opsiyonu yola bağımlı karmaşık türevlerigerektirir - yani opsiyonun ödemesinin nihai olarak temel varlık fiyatının yolu ile belirlendiği anlamına gelir. Bir seçenek için mümkün olan her “yolu” haritalamayı ve tahmin etmeyi denemek, günümüzün makineleri için çok fazla zorlayıcı bir iştir. Bununla birlikte, hız ve çeviklikleri göz önüne alındığında, kuantum bilgisayarlar teorik olarak yanlış fiyatlandırılmış bir hisse senedi opsiyonunu tanımlayabilir ve pazarın herhangi bir anlamlı şekilde kaymasından önce sahibinin kazancı için kullanabilir.
Bu tür bir güç, elbette, piyasada hasara yol açabilir ve süper tüccarların sahibi ve işletmecilerinin azınlığa doğru kayma eğilimini, bireysel tüccarların ve bu teknolojiyi satın alamayan firmaların pahasına etkileyebilir.
4İnsan Zihisini Haritalama
Bilim adamları, son on yıllarda nörobilim ve biliş dünyasında meydana gelen tüm inanılmaz ilerlemelere rağmen, zihnin nasıl çalıştığına dair çok az şey biliyorlar. Bununla birlikte, bildiğimiz bir şey, insan beyninin bilinen evrendeki en karmaşık varlıklardan biri olması ve sunabileceği her şeyin gerçekten yeni bir hesaplama gücü gerektirdiğini anlamasıdır.
İnsan beyni, yaklaşık 86 milyar nörondan oluşuyor — hızlı elektrik yüklerini ateşleyerek küçük bilgi parçalarını ileten hücreler. Ve insan beyninin elektriksel dayanağı oldukça iyi anlaşılırken, zihin bir gizem olarak kalır. “Meydan okuma,” diyor Columbia Üniversitesi'nden nörobiyolog Prof Rafael Yuste, “bu organa, zihinsel dünyamıza, düşüncelerimize, hatıralarımıza, duygularımıza bağlı fiziksel hücrelerden nasıl çıkacağız” diyor.
Ve beyinleri anlama çabalarında nörobilimciler, bir bilgisayarın benzetmesine büyük ölçüde güvendiler, çünkü beyin duyusal verileri ve girdileri nispeten öngörülebilir çıktılara dönüştürüyor. Bir bilgisayarın çalışma şeklini bilgisayardan daha iyi anlamanın yolu nedir?
Fare beyni şeritlerini araştıran bir sinirbilimci olan Dr. Ken Hayworth'a göre, “bütün bir sinek beynini imajlamak için bize yaklaşık bir iki yıl sürecek. Tüm insan beynini bugün sahip olduğumuz teknolojiyle eşleme fikri, sadece kuantum hesaplamanın gücü olmadan mümkün değildir .
3Uzak Gezegenleri Keşfetme
Çok büyük veri kümelerinin analizini gerektiren uzay araştırması söz konusu olduğunda kuantum hesaplamanın çılgınca faydalı olacağına şaşmamalı. NASA mühendisleri, 20 millikelvin (mutlak sıfıra yakın) soğutulmuş kuantum işlemcileri kullanarak milyarlarca veriyi içeren çok karmaşık optimizasyon problemlerini çözmek için kuantum hesaplamayı kullanmayı planlıyorlar.
Örneğin, NASA bilim adamları, aksi halde görünmeyen başlangıçlar ve belki de kara delikler bile yayılan dakika, uzak ısı farklılıklarını tespit etmek için kuantum dalgalarındaki küçük dalgalanmalardan yararlanabilecekler.
NASA, halihazırda kuantum hesaplamanın genel prensiplerini daha güvenli ve daha verimli uzay yolculuğu yöntemleri geliştirmek için kullanıyor - özellikle de robotlar uzaya gönderilirken. NASA, robot misyonlarını yaklaşık on yıl öncesine kadar planlama eğilimindedir ve hedefleri, olası her olası sonucu önceden tahmin etmek ve sonra da acil durum planlarını oluşturmak için, görev sırasında ne olacağına dair kesin bir doğru tahmin oluşturmak için kuantum optimizasyonunu kullanmaktır. her biri (yine, optimizasyon stratejilerini kullanarak).
Robot misyonlarının daha dikkatli ve hassas bir şekilde planlanması, aynı zamanda robotik uzay görevlerinde söz konusu olan en önemli kısıtlayıcı faktörlerden biri olan daha verimli pil kullanımına da yol açacaktır.
2Genetik
2003 yılında İnsan Genom Projesi'nin tamamlanması, tıpta yeni bir çağ getirdi. İnsan genomunun tam olarak anlaşılması sayesinde, karmaşık tedavileri özel olarak bireyin özel ihtiyaçlarına göre düzenleyebiliriz.
İnsan DNA'sının incelikleri hakkında ne kadar bilgiye sahip olduğumuza rağmen, DNA'nın kodladığı proteinler hakkında şaşırtıcı derecede az şey biliyoruz.
Teorik olarak genleri eşleştirdiğimiz gibi “proteinleri” haritalamaya izin verecek kuantum hesaplamasını girin. Aslında, kuantum bilişim aynı zamanda yeni moleküler araştırmalara ve ilaçlara öncülük ettiğinde çok değerli olacak olan, atomik düzeyde karmaşık moleküler etkileşimleri modellememize olanak verecektir. 20.000'den fazla proteini modelleyebileceğiz ve birbirleriyle etkileşime girecek farklı ilaçlar (hatta henüz icat edilmemiş ilaçlar bile) ile etkileşimlerini simüle edebileceğiz. Bu etkileşimlerin analizi (yine kuantum hesaplama ve gelişmiş optimizasyon algoritmaları ile desteklenir), şu anda bizi şu anda tedavi edilemeyen hastalıklar için yeni tedavilere götürecektir .
Kuantum hesaplamanın hızı, “kuantum noktalarının” kullanılmasına ve analizine yardımcı olacaktır - parlak yarıiletken nanokristaller, şu anda kanser tespit ve tedavisinin en ön safında kullanılan birkaç nanometre uzunluğundadır.
Ek olarak, kuantum bilgisayarlar, şu anda kuantum dalgalanmaları nedeniyle gerçekleşen DNA'daki mutasyonların - tamamen rastgele olduğuna inanılan - olup olmadığını belirleyebiliyorlardı.
1Malzeme Bilimi ve Mühendisliği
Kuantum hesaplama gücünün atomik seviyedeki yeni keşifler için en uygun olduğu için, kuantum hesaplamanın malzeme bilimi ve mühendislik alanları için çok büyük etkileri olduğunu söylemeden gitmelidir.
Kuantum hesaplamanın gücü, moleküllerin yeni materyaller oluşturmak için nasıl birleştiğini ve kristalleştiğini haritalayacak, giderek daha karmaşık modellerin kullanılmasına izin verecektir. Yeni materyallerin oluşturulmasına yol açan bu tür keşifler, daha sonra, enerji, kirlilik kontrolü ve farmasötik alanlarına etkileri olan yeni yapıların yaratılmasına yol açacaktır.
“Bir mühendis bir baraj veya bir uçak inşa ettiğinde, yapı ilk önce bilgisayar kullanılarak tasarlanır. Bu, çoğu zaman sezgisel olmayan yollarla toplanan moleküllerin veya atomların boyut ölçeğinde son derece zordur. ”Diye açıklıyor Southampton Üniversitesi'nde Kimyasal Modelleme Profesörü Graeme Day. “Atomik ölçekte sıfırdan tasarım yapmak zordur ve yeni materyal keşfindeki başarısızlık oranı yüksektir. Kimyagerler ve fizikçiler yeni materyaller keşfetmeye çalışırken, genellikle güvenilir haritalar olmayan gezginler gibi hissediyoruz . ”
Kuantum hesaplaması, bilim insanlarının atomik etkileşimleri inanılmaz hassasiyetle simüle etmelerini ve analiz etmelerini sağlayarak çok daha “güvenilir bir harita” sunacak ve bu da, tamamen yeni ve daha verimli malzemelerin ortaya çıkmasına yol açacaktır; daha büyük ölçekte yeni malzemeler inşa etmeye çalışmak. Bu, daha iyi süperiletkenler, daha güçlü mıknatıslar, daha iyi enerji kaynakları ve daha fazlasını bulabilir ve yaratabileceğimiz anlamına gelir.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder