Wenn Sie mehr als fünf Minuten im Internet verbringen, Nachrichten sehen und ansonsten auf dem neuesten Stand der Welt bleiben, haben Sie die Aufregung über die jüngsten Fortschritte bei der Entwicklung von Quantencomputersystemen gehört.
Der Hype ist nicht übertrieben - er wird wirklich alles verändern. Quantencomputer haben das Potenzial, Hindernisse zu überwinden, die die Leistung klassischer Computer einschränken, und Probleme in Sekunden zu lösen, die einen klassischen Computer das ganze Leben des Universums in Anspruch nehmen würdenzu versuchen, wie Verschlüsselung, Optimierung und andere ähnliche Aufgaben zu lösen.
Unnötig zu erwähnen, dass es jetzt darum geht, Quantencomputer zu praktischen Alltagswerkzeugen für Wirtschaft, Industrie und Wissenschaft zu machen, um sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen.
Quantum Computing-Lösungen für klassische Computerprobleme
Sie fragen sich vielleicht, worum es geht Quantencomputer das macht es so viel leistungsfähiger als klassisches Computing.
Wenn Sie einen Artikel über Quantencomputer gelesen haben, haben Sie gehört, wie Qubits die Überlagerung subatomarer Teilchen nutzen - den quantenmechanischen Prozess, bei dem sich ein Teilchen gleichzeitig an zwei Orten befindet -, während herkömmliche Bits verwendet werdenkann 1 oder 0 sein, Qubits können 1, 0 oder beides gleichzeitig haben.
Dieser letzte Teil ist der Schlüssel zur Leistung des Quantencomputers. Beim klassischen Computing kann ein Bit immer nur einen einzelnen Zustand 1 oder 0 speichern.
Qubits speichern das tatsächlich Überlagerung von jedem möglichen Quantenzustand, sodass ein einzelnes Qubit zwei Binärwerte gleichzeitig enthalten kann, was bedeutet, dass eine einzelne Operation ausgeführt werden kann 2 n Werte gleichzeitig, wobei n die Anzahl der Qubits ist.
Verschlüsselung und Cybersicherheit
Das Problem der Primfaktorisierung ist nicht trivial, sobald Sie mit dem arbeiten. Semi-Prime-Produkt von zwei sehr großen Primzahlen.
Diese Rechenbeschränkung hat dazu geführt, dass die RSA-Verschlüsselung seit ihrer Einführung a zuverlässig unzerbrechlich Siegel, das einen Großteil der Daten und Kommunikation der Welt geschützt hat.
Ein ausreichend leistungsfähiger Quantencomputer? Es könnte aufbrechen RSA-Verschlüsselung relativ einfach mit Shors Algorithmus . Dies hat zu viel geführt Diskussion Was tun, wenn unser derzeitiges Verschlüsselungssystem defekt ist?
Einige sprechen sich dafür aus, die Länge der öffentlichen Verschlüsselungsschlüssel so lange zu verlängern, wie dies zur Überwindung der Quantenentschlüsselung erforderlich ist, andere haben sich dafür ausgesprochen, Quantencomputer selbst zu verwenden, um die End-to-End-Kommunikation zu sichern.
Niels Bohr , Max Born und andere zeigten, dass eine Welle bei Beobachtung zu einer einzigen Position im Raum zusammenbricht, an der sich das Teilchen selbst befindet. Heisenberg zeigte auch, dass die Beobachtung des Teilchens das Teilchen selbst in einem Ausmaß in Bezug auf die Menge störtevon Informationen aus der Beobachtung gesammelt.
Danke an Quantenkryptographie dasselbe Verhalten kann verwendet werden, um die Kommunikation perfekt vor Abhören oder Abfangen zu schützen, da das Abfangen der Daten diese beschädigen würde, sodass die Person, die das Partikel stört, keine verwendbaren Informationen von ihm erhalten kann und der Empfänger alarmiert werden kannzum Abhörversuch.
Ein solches System, das in der Natur der subatomaren Partikel selbst verwurzelt ist, wäre völlig unzerbrechlich, egal wie fortgeschritten der Computer ist, der versucht, die Verschlüsselung zu knacken.
Finanzdienstleistungen
Fintech war schon immer auf dem neuesten Stand der Technik, und Quantencomputer sind nicht anders.
Seit fast einem Jahrhundert ist eines der wesentlichen Werkzeuge für das Studium der Wirtschaftswissenschaften anspruchsvolle Modelle des Marktverhaltens in der Hoffnung, wichtige, störende Ereignisse für die Gesamtwirtschaft vorherzusagen.
Diese Modelle könnten dank Quantencomputer erweitert werden, um deutlich mehr Variablen zu berücksichtigen, präzisere Modelle zu erstellen und ihre Vorhersagekraft zu erhöhen.
Kombiniert diese anspruchsvolleren Modelle mit der Kapazität des Quantencomputers zu verarbeiten und diese Daten - und von einigen Kritikern als unwissenschaftliche Vermutung verspottet - können Daten aus unglaublich großen Datenmengen abrufen und möglicherweise Vorhersagen über Märkte treffen, die eine übergroße globale Auswirkung haben können.
Arzneimittelforschung und -entwicklung
Wenn Chemiker Forschung neue Medikamente Ein Großteil ihrer Arbeit besteht darin, Hunderte möglicher Variablen in einer chemischen Formel zu testen, um die gewünschten Eigenschaften zu finden, die zur Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten erforderlich sind.
Dieser Prozess ist experimentierfreudig und entdeckt häufig zu einer Entwicklungszeit von mehr als 10 Jahren, bevor ein neues Medikament auf den Markt gebracht wird - oft zu einem Preis von mehreren Milliarden Dollar. Er wird auf Computern durchgeführt, die Elemente kombinieren und neu kombinieren müssenum die Ergebnisse zu testen.
Wie die Finanzmärkte können alle diese Variablen gleichzeitig von einem Quantencomputer verarbeitet werden und reduzieren den Zeit- und Kostenaufwand für die Entwicklung neuer Medikamente erheblich.
Lieferkettenlogistik
Die Bedeutung der Logistik wurde im Laufe der Geschichte gut verstanden, von Armeen über Kaufleute bis hin zu Wissenschaftlern und Mathematikern.
Der Versuch, den effizientesten Weg für die Markteinführung von Waren zu koordinieren und zu identifizieren, war für fast jedes Mal eines der schwer fassbaren Ziele für Unternehmen und Wissenschaft, jedoch nie mehr als heute, wenn ein Unternehmen möglicherweise globale Lieferketten hatdamit umgehen.
Dies fällt unter eine Klasse von Problemen namens Optimierungsprobleme und im Allgemeinen können sie nicht mit Brute-Force-Algorithmen gelöst werden, bei denen Permutationen einzeln berechnet und verglichen werden. Da Qubits jedoch Überlagerungen sind, wenden sie jede gegebene Operation auf alle möglichen Werte an, die durch die Überlagerung dargestellt werden.
Anstatt Milliarden von Billionen einzelner Operationen durchzuführen, kann Quantencomputing die schwierigsten Optimierungsprobleme auf eine Reihe von Operationen reduzieren, bei denen selbst ein klassischer Computer schnell die optimale Antwort finden könnte.
Exponentiell schnellere Datenanalyse
Die Explosion des Internets, schnelle Fortschritte in Rechenleistung Cloud Computing und unsere Fähigkeit, mehr Daten zu speichern, als noch vor zwei Jahrzehnten für möglich gehalten wurde, haben die Big-Data-Revolution des 21. Jahrhunderts vorangetrieben, aber die Datenerfassungsrate wächst schneller als unsere Fähigkeit, Daten zu verarbeiten und zu analysierenes.
In der Tat 90 Prozent aller in der Geschichte der Menschheit erstellten Daten wurden in den letzten zwei Jahren erstellt.
Da die wissenschaftlichen Instrumente weiter voranschreiten und noch mehr Daten gesammelt werden, wird das klassische Computing der Forscher den wachsenden Datenbestand nicht verarbeiten können.
Glücklicherweise haben Wissenschaftler am MIT in Zusammenarbeit mit Google mathematisch gezeigt, wie Quantencomputer in Kombination mit überwachtem maschinellem Lernen die Geschwindigkeit der Datenkategorisierung exponentiell erhöhen können.
Obwohl dies nur eine Theorie ist, könnte dieser Algorithmus allein eine beispiellose Datenmenge in Rekordzeit verarbeiten, sobald Quantencomputer ausreichend skaliert sind, um diese Datensätze zu verarbeiten.
Das Rennen um die Vorherrschaft im Bereich Quantum Computing
Natürlich erkennt die Welt die Auswirkungen des Aufkommens des praktischen Quantencomputers. Regierungen und Unternehmen, die Quantencomputer für den ersten praktischen Einsatz entwickeln, werden sich schnell von ihren Konkurrenten zurückziehen, um die enormen First-Mover-Vorteile des Quantencomputers zu nutzenRevolution.
Infolgedessen Regierungen investieren stark in der Quantencomputersystemforschung tätig, ebenso wie große Technologietitanen wie Google und IBM. Diese Entwicklungen werden sich voraussichtlich auf die fünf Wirtschaftsbereiche auswirken, die wir in den nächsten zehn Jahren und möglicherweise bereits 2020 untersucht haben.
Praktisches Quantencomputing nähert sich schnell der Realität und nachdem die Revolution des Quantencomputers begonnen hat, schnallt sich die Menschheit besser an, es wird wild.