South China Morning Post: Квантовая технология: как она работает, и почему США и Китай стремятся к достижению превосходства |
||
МЕНЮ Главная страница Поиск Регистрация на сайте Помощь проекту Архив новостей ТЕМЫ Новости ИИ Голосовой помощник Разработка ИИГородские сумасшедшие ИИ в медицине ИИ проекты Искусственные нейросети Искусственный интеллект Слежка за людьми Угроза ИИ ИИ теория Внедрение ИИКомпьютерные науки Машинное обуч. (Ошибки) Машинное обучение Машинный перевод Нейронные сети начинающим Психология ИИ Реализация ИИ Реализация нейросетей Создание беспилотных авто Трезво про ИИ Философия ИИ Big data Работа разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика
Генетические алгоритмы Капсульные нейросети Основы нейронных сетей Распознавание лиц Распознавание образов Распознавание речи Творчество ИИ Техническое зрение Чат-боты Авторизация |
2022-01-06 16:51 В ноябре правительство Соединенных Штатов добавило еще 12 китайских компаний в свой экспортный черный список, сославшись на соображения национальной безопасности. На этот раз среди них были фирмы, занимающиеся квантовыми вычислениями. По данным Министерства торговли США, некоторые из фирм, внесенных в черный список, помогли китайским военным «противодействовать скрытности, а также иметь возможность взламывать шифрование или разрабатывать нерушимое шифрование».. Все это приложения, связанные с квантовыми технологиями, которые и США, и Китай стремятся развивать. Как именно работает эта технология и действительно ли она меняет правила игры? Квантовая технология – это сложная область физики, исследующая поведение субатомных частиц меньше атомов, основных строительных блоков всей материи. Одной из основных областей интереса в квантовой технологии являются квантовые вычисления. В отличие от классического компьютера, выполняющего вычисления по одному, квантовый компьютер может выполнять множество вычислений одновременно. Основной единицей информации в классических вычислениях является “бит”, представляющий собой одно из двух двоичных значений – либо ноль, либо единицу. Компьютер способен интерпретировать эти значения и представлять их в различных форматах, включая слова и изображения. Квантовые компьютеры используют другую базовую единицу памяти: кубит, обладающий гибкостью для представления либо нуля, либо единицы, либо обоих одновременно. Эта способность объекта существовать в более чем одной форме одновременно известна как суперпозиция. Все усложняется, когда несколько кубитов в компьютере взаимодействуют друг с другом. Именно здесь возникает концепция запутанности: множество частиц в квантовой системе связаны и влияют друг на друга. Например, если один кубит представляет ноль, другой кубит, связанный с ним, примет значение единицы, и наоборот, делая измерение каждого кубита зависимым от другого. Поскольку базовые информационные единицы квантовых компьютеров могут представлять все возможности одновременно, теоретически они намного быстрее и мощнее обычных компьютеров, к которым мы привыкли. Физики в Китае, например, недавно запустили квантовый компьютер, которому, по их словам, потребовалась 1 миллисекунда для выполнения задачи, способной занять у обычного компьютера 30 триллионов лет. Учитывая нашу одержимость скоростью в технологиях, вы можете подумать, что квантовые вычисления сейчас будут по умолчанию. Но до сих пор эти машины работают только в защищенной среде в течение коротких периодов времени для выполнения очень специфических задач, и они допускают много ошибок. Следовательно, между учеными ведутся споры о том, будет ли когда-нибудь достигнуто “квантовое превосходство” – идея о том, что квантовые компьютеры могут работать лучше, чем их обычные аналоги, по крайней мере, в некоторых конкретных задачах. Одна из больших задач для ученых — заставить кубиты поддерживать суперпозицию и запутанность достаточно долго, чтобы выполнить задачу. Квантовые состояния суперпозиции и запутанности чрезвычайно хрупки, и без правильной температуры и условий окружающей среды они быстро теряют свои качества и ведут себя беспорядочно. Чтобы нормально функционировать, кубиты должны храниться в специальных холодильниках при сверхнизких температурах, близких к точке, где атомы перестают двигаться. Потребность в специализированном оборудовании является ключевой причиной того, что только страны, готовые инвестировать большое количество ресурсов, изучают квантовые вычисления. Ведущий китайский квантовый физик Пан Цзяньвэй в октябре подсчитал, что потребуется “четыре-пять лет напряженной работы”, чтобы исправить квантовые ошибки для двух квантовых компьютеров, разработанных его командой, прежде чем они смогут взглянуть на решение важных научных вопросов с практической ценностью. В статье, опубликованной в 2020 году, Пан, отец китайской программы квантовых спутников, изложил три применения для квантовых технологий, которые страна пыталась разработать: 1. Квантовые датчики, которые могли бы обнаружить подводную лодку, скрывающуюся на глубине сотен метров под океаном, или направляющие устройства, которые могли бы работать независимо в течение нескольких месяцев без сигнала GPS; 2. Квантовые компьютеры, которые могли бы выполнять вычисления, для решения которых современным высокопроизводительным компьютерам потребовались бы тысячи лет — например, для взлома шифрования — за считанные секунды; 3. Квантовый интернет использует запутанные частицы для передачи сообщений, что приводит к сверхбезопасной связи. Помимо применения в военных целях и в области национальной безопасности, квантовые исследования могут помочь достичь важных научных прорывов. Есть надежда, что квантовые вычисления могут помочь исследователям разработать новые лекарства, моделируя более крупные и сложные молекулы намного быстрее, говорится в отчете McKinsey за 2021 год. Исследователи также изучают климатические приложения и предполагают, что моделирование высокоскоростных квантовых вычислений может помочь ученым создать более эффективные батареи или удобрения или найти способы оптимизации процессов для сокращения выбросов углекислого газа. По мере роста интереса к применениями для квантовых вычислений технологические гиганты, занимающиеся исследованиями и разработками, включая IBM, Google, Huawei Technologies Co. и материнскую компанию Alibaba South China Morning Post, предоставили бесплатные платформы для разработки квантовых алгоритмов. Какие страны лидируют в гонке квантовых технологий? Великобритания, Европейский союз и США в последние годы опубликовали планы взять на себя ведущую роль в глобальной гонке в области квантовой науки и технологий. С другой стороны, национальная квантовая программа Китая была окутана тайной до 2020 года, когда в ней был указан квантовая технология в качестве главного приоритета наряду с шестью другими ключевыми научно-техническими областями в стране пятилетнего плана развития. В декабре 2021 года, в гарвардском отчете говорится, что в квантовых вычислениях, квантовой связи и квантовом зондировании – трех областях, традиционно возглавляемых американскими исследователями, – “Китай догоняет, а в некоторых случаях уже обогнал Америку”. Обе страны вложили огромные средства и разработали жесткую политику, связанную с изучением квантовых технологий. В сентябре 2020 года Пан и его команда заявили, что достигли квантового превосходства с новой машиной, в миллион раз более быстрем, чем рекорд, установленный Платаном, квантовым компьютером, построенный компанией Google. Китай имеет более 3000 патентов, связанных с квантовыми технологиями, что примерно в два раза больше, чем в США, но отстает по количеству патентов, относящихся к квантовым вычислениям, согласно отчету Valuenex за 2021 год. Почему США обеспокоены квантовыми исследованиями Китая? Согласно отчету Конгресса США об исследованиях, квантовые вычисления могут представлять угрозу для современных методов шифрования примерно к 2030-2040 годам. Современное шифрование, используемое для защиты информации, почти невозможно взломать обычным компьютерам, но квантовые компьютеры могли бы сделать это с их превосходной вычислительной мощностью. Это может позволить “противникам получить доступ к конфиденциальной информации о военных или разведывательных операциях США”, говорится в докладе. В докладе также предсказывалось, что с улучшением как квантовых вычислений, так и машинного обучения, подотрасли искусственного интеллекта, страны смогут разработать более точное и смертоносное оружие. Китай уже разработал квантовое оборудование с потенциальным военным применением. В этом году ученые из Университета Цинхуа разработали квантовый радар, способный обнаружить самолет-невидимку, создав небольшую электромагнитную бурю. В 2017 году Китайская академия наук также разработала квантовый детектор подводных лодок, способный обнаружить подводные лодки издалека. Источник: www.scmp.com Комментарии: |
|