10 Невероятных последствий развития квантовых технологий

Опубликовано: Автор: admin

10 Невероятных последствий развития квантовых технологий

В научном сообществе появился консенсус, что первый всецело функциональный квантовый компьютер готовься примерно через десятилетие — и это событие для того чтобы масштаба, что многие специалисты призывают вычислять годы, оставшиеся до «квантума». Большая часть людей, хотя бы мало привычных с главными идеями квантовой механики, считают эту область пара «странноватой», потому, что она время от времени озадачивает кроме того умелых квантовых физиков.

В голове появляются картины людей, ходящих по стенкам, путешествующих во времени и неспециализированной неопределенности, которая угрожает искоренить отечественные самые привычные представления об реальности и истине. Стандартные измерения становятся тщетными.

Учитывая немыслимый потенциал квантовых разработок, будет нелишним заявить, что те, кто овладеет данной разработок в будущем, будут иметь значительное преимущество перед теми, кто не овладеет — и касается это политики, финансов, безопасности и многих вторых сфер. Компании наподобие Amazon, Микрософт и Intel с нетерпением ожидают внедрения квантовой криптографии, потому, что опасаются, что хакеры попытаются добраться до квантовых возможностей и обрушить совокупности безопасности этих компаний.

И раз уж мы можем заявить, что квантовые вычисления в недалеком будущем совершенно верно покажутся, необходимо осознать, что это указывает для будущего и какие конкретно немыслимые новые (и время от времени пугающие) возможности принесут квантовые разработки. Перед вами десять немыслимых последствий внедрения квантовых разработок.
Экспоненциальное повышение вычислительной скорости Для начала маленькое маленькое вступление: компьютер, на котором вы просматриваете это, трудится на тех же базисных разработках, каковые употребляются фактически в каждом компьютере мира. Это конечный бинарный мир, в котором информация закодирована в битах — нулях и единицах — каковые смогут существовать лишь в двух состояниях (вкл и выкл).

Квантовые вычисления, наоборот, применяют «кубиты», каковые смогут существовать в фактически бесчисленных состояниях в один момент. (Грубо говоря, n кубитов существует в 2n различных состояниях в один момент). В случае если скормить простому компьютеру последовательность из тридцати 0 и 1, будет приблизительно миллиард вероятных значений данной последовательности, и компьютер, применяющий простые биты, обязан проходить каждую комбинацию по отдельности, требуя большое количество времени и памяти.

Иначе, квантовый компьютер имел возможность бы «видеть» все миллиарды последовательностей в один момент, что значительно сокращало бы временные и вычислительные затраты. По сути, квантовые компьютеры будут способны создавать расчеты за секунды, на каковые у простых компьютеров уходили бы тысячи лет.
Поиск новых действенных препаратов Благодаря неизбежному росту вычислительной мощности, предсказанной законом Мура, показалось дешёвое секвенирование ДНК. Но сейчас мы вот-вот вступим в эру медицины, выстроенной на квантовых вычислениях. Тогда как на рынке уже и без того большое количество хороших лекарств, скорость с которой они производятся, и их эффективность, на диво ограничены.

Кроме того с новейшим приростом точности и скорости, они очень незначительны из-за ограничений стандартных компьютеров. С организмом, столь сложным, как человеческое тело, существует очень много способов, которыми лекарство может реагировать на внешнюю среду. Добавьте к этому безграничность генетического разнообразия на молекулярном уровне, и потенциальные финалы для неспецифических лекарственных препаратов быстро начинают достигать миллиардных чисел.

И лишь у квантовых компьютеров будет возможность изучить любой вероятный сценарий сотрудничества с препаратом и представить не только наилучший вероятный замысел действий, вместе с тем шансы человека на успешный прием конкретного препарата — за счет комбинации более правильного и ускоренного секвенирования ДНК и более правильного понимания фолдинга белка. Эти же самые новшества, в особенности в отношении фолдинга белков, кроме этого неизбежно приведут к лучшему пониманию того, как функционирует жизнь в целом, что потом приведет к значительно более правильной трактовке, улучшению результатов и улучшению препаратов.
Бесконечная безопасность Кроме квантовых скачков в медицине, квантовые разработки кроме этого позволяют создать фактически невзламываемые способы кибербезопасности и сверхбезопасный обмен данными на долгих расстояниях. В мире квантовых странностей существует явление называющиеся «квантовая запутанность», в которой две либо более частиц соединяются таинственным образом, независимо от среды, которая существует между ними, и без какой-либо опознаваемой сигнализации.

Это то, что Эйнштейн именовал «ужасным действием на расстоянии». И потому, что нет определенной среды, в которой связываются эти две частицы, сигналы, закодированные с применением запутанных частиц, нереально будет перехватить. Наука, нужная для данной технологии, пока развита не хватает. Но продвижение в этом направлении окажет огромное влияние на личную и национальную безопасность.

Быстро увеличившаяся вычислительная скорость кроме этого будет содействовать формированию кибербезопасности, потому, что экспоненциально громадная вычислительная мощность квантовых компьютеров разрешит им противостоять кроме того самым изощренным способам взлома, и это при помощи квантового шифрования. «Квантовые вычисления непременно будут использоваться везде, где мы используем машинное обучение, облачные вычисления, анализ данных», говорит Кевин Карран, исследователь кибербезопасности в Университете Ольстера. «В области безопасности это указывает обнаружение проникновения, поиск паттернов в данных и более сложные формы параллельного вычисления». Квантовые компьютеры смогут предугадывать «шаги» хакеров в миллионах либо миллиардах вероятных итерациях.
Бесконечный взлом Само собой разумеется, с большой силой появляется и громадная ответственность, и без того же квантовая мощь, которая разрешит осуществлять квантовое шифрование, кроме этого разрешит хакерами беспроблемно взламывать самые сложные способы безопасности, каковые обеспечиваются довольно примитивными автомобилями. Сейчас самые сложные криптографические способы, в большинстве случаев, основаны на очень непростых математических задачах.

И не смотря на то, что этих препятствий достаточно, дабы сдержать большая часть двоичных суперкомпьютеров, квантовый компьютер сможет легко их обойти. Свойство квантового компьютера обнаружить закономерности в огромных комплектах данных с огромной скоростью разрешит ему рассчитывать огромные числа, тогда как простые компьютеры будут выбирать их по одному за раз. С квантовой суперпозицией и кубитами все вероятные варианты будут проверяться в один момент.

Потребовалось практически два года, дабы много компьютеров, трудящиеся в один момент, смогли разблокировать один пример метода RSA-768 (что имел два главных фактора и потребовал ключ длиной семьсот шестьдесят восемь битов. Квантовый компьютер справится с данной задачей за секунду.
Правильные обнаружение и атомные часы объектов Ядерные часы употребляются не только для ежедневного отсчета времени. Они являются ответственным компонентом большинства новейших технологий, включая GPS-совокупности и коммуникационные разработки. В большинстве случаев ядерные часы не требуют узкой настройки.

Самые правильные ядерные часы трудятся, применяя колебания микроволн, испускаемых электронами при трансформации уровней энергии. А атомы, применяемые в часах, практически охлаждаются для безотносительного нуля, что снабжает долгое время микроволнового зондирования и громадную точность.

Новейшие ядерные часы будут применять современные квантовые разработки и в недалеком будущем станут такими точными, что их будут применять как сверхточные детекторы объектов — они смогут ощущать небольшие трансформации в гравитации, магнитных полях, электрических полях, перемещении, силе, температуре и других явлениях, каковые в природе колеблются в присутствии вещества. Эти трансформации будут отражаться в трансформациях времени. (Помните, что время, пространство, вещество связаны между собой). Это совершенно верно настроенное обнаружение окажет помощь в удалении и идентификации подземных объектов, отслеживании подводных лодок намного ниже поверхности океана а также сделает автоматическое вождение и навигацию значительно более правильными, потому, что ПО сможет лучше различать другие объекты и автомобили.
Денежные рынки В переплетенном мире финансов, скорость имеет первостепенное значение. И страно много неприятностей, с которыми сталкивается денежная отрасль (многие из которых связаны с дефицитом вычислительной скорости), остаются неразрешенными.

Кроме того самые замечательные простые компьютеры, применяющие 0 и 1, не смогут хотя бы приблизительно спрогнозировать будущие денежные и экономические события, не говоря уж о том, дабы решить непростые неприятности, которые связаны с ценообразованием опционов на скоро изменяющемся рынке. К примеру, многие опционы требуют сложных производных, зависящих от разных факторов, что свидетельствует, что выплата опциона в конечном итоге определяется методом трансформации цены базисного актива.

Попытка отобразить и предусмотреть все вероятных «дороги» опциона через чур сложна для современных автомобилей. Но, учитывая манёвренность и свою скорость, квантовые компьютеры теоретически имели возможность бы идентифицировать неверный ценовой вариант опциона на акции и применять его для пользы собственного обладателя перед тем, как рынок предпримет какие-либо значимые действия. Для того чтобы рода мощь имела возможность бы, само собой разумеется, повредить рынок и очень сильно поднять положение маленьких компаний, обладающих и управляющих суперкомпьютером — за счет отдельных фирм и трейдеров, неспособных купить такие технологии.
Картирование людской разума При всех необычных достижениях, каковые имели место в области нейронауки и сознания за последние пара десятилетий, ученые до сих пор знают страно мало о том, как трудится сознание. Но мы, но, знаем, что мозг человека — одна из самых сложных вещей в известной вселенной, и чтобы выяснить его всецело, нужна вычислительная сила нового типа.

Человеческий мозг складывается из 86 миллиардов нейронов — клеток, каковые передают маленькие биты информации за счет активации стремительных зарядов. И не смотря на то, что электрическая часть работы мозга понятна достаточно прекрасно, само сознание остается тайной. «Задача в том», говорит нейробиолог Рафаэль Юсте из Колумбийского университета, «дабы выяснить, как физическая подложка клеток, связанных в этого органа, относится к нашему умственному миру, отечественным мыслям, памяти, ощущениям».

И в попытке осознать сознание нейрофизиологи в значительной мере надеялись на аналогию с компьютером, потому, что мозг превращает вводы и сенсорные данные в довольно предсказуемые результаты. И что возможно лучше для понимания работы компьютера, чем сам компьютер? Врач Кен Хэйворт, невролог, что картирует мышиный мозг, считает, что составление визуализации полного мозга мухи займет приблизительно один-два года.

Но та же мысль сопоставления всего людской мозга не составит большого труда невыполнима без квантовых вычислений.
Поиск далеких планет Никого не поразит, что квантовое вычисление будет обширно употребляться в освоении космоса, что довольно часто требует анализа огромных комплектов данных. Применяя квантовые процессоры, охлажденные до 20 милликельвинов (близко к полному нулю), инженеры NASA собираются использовать квантовые компьютеры для разрешения непростых задач оптимизации, которые связаны с миллиардами данных.

К примеру, ученые NASA смогут применять маленькие колебания в квантовых волнах, дабы найти небольшие, чуть уловимые перепады тепла в невидимых для нас звездах и, быть может, кроме того черных дыр. NASA уже применяет неспециализированные правила квантовых вычислений для разработки надёжных и действенных способов космических путешествий — особенно в то время, когда дело доходит до отправки роботов в космос.

NASA собирается посылать роботизированные миссии в космос приблизительно за десять лет, и среди его задач стоит применение квантовой оптимизации для сверхточных инструментов прогнозирования того, что может произойти за время миссии — дабы предотвратить любой вероятный финал и создать замысел действий на любой случай. Более тщательное и правильное планирование роботизированных миссий кроме этого приведет к более действенному применению батарей, каковые выступают одним из главных ограничивающих факторов, в то время, когда дело доходит до роботизированных космических миссий.
Генетика Завершение проекта генома человека в 2003 году стало причиной появлению новой эры в медицине. Благодаря глубокому пониманию генома человека, мы можем приспособить сложные процедуры намерено под конкретные потребности человека. Не обращая внимания на то, сколько мы уже знаем о тонкостях людской ДНК, мы до сих пор поразительно мало знаем о белках, каковые кодирует ДНК.

Добавим квантовые расчеты, каковые в теории разрешат нам составлять «карту белков» так же, как мы собираем карту генов. По сути, квантовые расчеты кроме этого разрешат нам моделировать сложные молекулярные сотрудничества на ядерном уровне, что станет бесценным, в случае если сказать о разработке новых способов медицинских фармацевтики и исследований.

Мы имели возможность бы смоделировать 20 000 их взаимодействие и белков с мириадами новых различных препаратов (кроме того тех, что еще не изобретены) с идеальной точностью. Анализ этих сотрудничеств, снова же при помощи квантовых вычислений и продвинутых методов оптимизации, приведет нас к созданию новых способов лечения до тех пор пока летальных болезней.

Скорость квантового вычислений кроме этого разрешит нам разбирать «квантовые точки» — маленькие полупроводниковые нанокристаллы размером в пара нанометров, каковые на данный момент употребляются на передовой для обнаружения и лечения рака. Кроме этого квантовые компьютеры имели возможность бы обнаруживать мутации в ДНК, каковые до тех пор пока кажутся совсем случайными, и их сообщение с квантовыми флуктуациями.
инженерия и Материаловедение Стоит ли сказать, что квантовые вычисления уже стали причиной массивным последствиям для инженерии и материаловедения, учитывая то, что квантовые расчеты оптимальнее подходят для открытий на ядерном уровне. Сила квантовых вычислений разрешит применять все более сложные модели, каковые будут отображать, как молекулы планируют и кристаллизуются с образованием новых материалов.

Такие открытия, ведущие к созданию новых материалов, потом приведут к созданию новых структур, имеющих последствия в сферах энергетики, борьбы с загрязнением и фармацевтических препаратов. «В то время, когда инженер сооружает плотину либо аэроплан, эта структура вначале проектируется при помощи компьютеров. Это очень сложно выполнить на молекулярном либо атомарном масштабе», растолковывает Грэм Дэй, доктор наук химического моделирования в Университете Саутгемптона. «Весьма сложно проектировать на ядерных масштабах с нуля и уровень неудачи в ходе обнаружения новых материалов довольно большой.

По мере того, как физики и химики пробуют открыть новые материалы, они довольно часто чувствуют себя в роли путешественников без надежной карты». Квантовые вычисления смогут обеспечить очень «надежную карту», разрешив ученым имитировать и разбирать ядерные сотрудничества с немыслимой точностью, что со своей стороны приведет к созданию совсем новых и более действенных материалов — без ошибок и проб, неизбежно появляющихся при попытке выстроить новые материалы в более широком масштабе. Это указывает, что мы сможем отыскать и создать лучшие сверхпроводники, более замечательные магниты, лучшие источники энергии и другое. Забрано с hi-news.ru

Практические квантовые компьютеры/Practical quantum computing (Научпоп)


Интересно почитать:

Самые интересный результаты подобранные по Вашим интересам:

Related posts