Kunne kvantecomputere hjælpe med at slå den næste coronavirus?

Quantum computing er endnu ikke langt nok til, at det kunne have hjulpet med at bremse spredningen af ​​dette coronavirus-udbrud. Men dette spirende felt inden for databehandling vil næsten helt sikkert hjælpe videnskabsmænd og forskere med at konfrontere fremtidige kriser.

"Kan vi komprimere den hastighed, hvormed vi opdager, for eksempel, en behandling eller en tilgang til dette? "spørger Dario Gil, direktør for IBM Research. "Målet er at gøre alt, hvad vi gør i dag med hensyn til opdagelse af materialer, kemi, ting som, (in) 10 gange bedre faktorer, 100 gange bedre, "

Og det, han siger, "kan være spil-ændrende."

Quantum computing er den næste store ting inden for computing, og det lover eksponentielle fremskridt inden for kunstig intelligens og maskinlæring gennem det næste årti og derefter, fører til potentielle gennembrud inden for sundhedsvæsenet og lægemidler, gødning, batteristrøm, og finansielle tjenesteydelser.

For en forbruger med en pensionskasse, "kvantecomputere i løbet af de næste 10 til 15 år ... kan hjælpe dig med at træffe bedre personlige økonomiske beslutninger gennem de beregninger, som din mægler laver, "siger Bob Sutor, en vicepræsident for IBM Research, der har til opgave at drive kvantecomputerøkosystemet.

IBM, med 15 implementerede kvantesystemer, er på forkant med kvanteberegning. US TODAY fik for nylig rundvisning i et kvantelaboratorium i Yorktown Heights, New York.

Men Google, Amazon, Intel, Microsoft og Honeywell er blandt andre teknologiske dygtige, der arbejder på området, som er flere venture-støttede globale startups.

Den amerikanske regering, som er i et kvanteløb mod Kina, har også ydet støtte. I slutningen af ​​2018, Præsident Trump underskrev National Quantum Initiative Act til lov for at finansiere kvanteforskning til en værdi af 1,2 milliarder dollars over en femårig periode.

Her er en guide til at hjælpe med at afmystificere kvanteberegning, som du med stor sandsynlighed vil høre meget mere om i de kommende år.

Hvad er kvanteberegning?

Det er ikke let at få fat i kvantecomputere eller det fysikfelt, det udnytter, kvantemekanik. Men sådanne maskiner - de koster millioner - er designet til at modellere naturen.

I de enkleste vendinger, de er eksponentielt mere kraftfulde end hvad vi betragter som klassiske computere, hvis grundlæggende grundlæggende enheder er udtrykt i 1'er eller 0'er - eller bits. Quantum computing tager et kvantespring med de såkaldte quantum bits eller "qubits" for kort.

Tænk over det på denne måde:Hvis du slår en mønt, det vil lande som enten hoveder eller haler, eller i de klassiske computertermer, 1s og 0s. Men hvordan er denne mønt, når den stadig er i gang? Det er sådan her qubits er, ikke nødvendigvis som et 1 eller et 0, men som alle mulighederne imellem.

Lad os nu tage analogien videre. Hvis du slår to mønter i den fysiske verden, den ene mønts hoveder eller hale har ingen indflydelse på den anden. Qubits, selvom, kan vikles sammen i flere tilstande på samme tid.

"Dette er et af de "Jorden er ikke flad" slags øjeblikke, " siger Gil. "Der er faktisk en revolution i gang."

Sådan ser kvantecomputere ud

En kvantecomputerchip holdes ved en temperatur, der er koldere end det ydre rum, i en cylinder, der er en del af et kompliceret køleapparat. Systemet har mere end 2, 000 komponenter, inklusive pulsrørskølere, superledende koaksiale linjer, et blandekammer og forskellige kredsløb. Det ligner en fancy lysekrone.

Hvor langt er det med quantum computing?

I maj 2016 IBM blev den første virksomhed til at sætte en kvantecomputer på skyen, hvor alle med computerknowhow kunne køre eksperimenter.

I øjeblikket, mere end 150 milliarder programmer og henrettelser er blevet kørt på IBMs kvantemaskiner, med mere end 200, 000 registrerede brugere i over 140 lande. Der er over 12, 000 månedlige aktive brugere, og, på en typisk dag, maskinerne i skyen kører over 400 millioner kvantekredsløb.

IBM siger, at de har underskrevet kontrakter omkring quantum med mere end 100 universiteter, nationale laboratorier og virksomheder.

For eksempel, kvanteforskere hos IBM går sammen med kolleger hos Mercedes-Benz moderselskabet Daimler for at udvikle næste generations batterier til elektriske køretøjer. IBM samarbejder også med Delta Air Lines for at udforske kvantemuligheder i rejsebranchen.

I oktober sidste år, Google sagde, at det opnåede det, der er blevet beskrevet som "kvanteoverherredømme". Det var i stand til at udføre en beregning på 200 sekunder, der angiveligt ville tage en klassisk top-of-the-art supercomputer omkring 10, 000 år at håndtere.

IBM skubbede tilbage. Virksomheden argumenterede dengang, at en ideel simulering af den samme opgave kan udføres på et klassisk system på 2 1/2 dage og med langt større troskab, som derved sagde, at det var en konservativ, worst case skøn.

Gil fortalte U.S. TODAY, at "folk ikke skelner mellem, hvad der er et laboratorieeksperiment, kontra hvad der er et rigtigt system."

Påstandene omkring kvantecomputere bliver ved med at komme.

Bare i denne uge, Honeywell annoncerede, hvad det sagde var "den mest kraftfulde kvantecomputer nogensinde, " indstillet til en udgivelse medio 2020. Honeywell har dannet et strategisk partnerskab med JPMorgan Chase omkring finansielle løsninger, der udnytter kvante. JPMorgan er også en del af IBMs kvanteøkosystem.

Men det er stadig tidlige dage. Gil siger, at kvantecomputere i dag er på nogenlunde samme sted, hvor kunstig intelligens var i 2010.

Hans IBM -kollega Sutor siger, "Bare for at være klar, ingen på planeten har en kvantecomputer, der i dag kan gøre det bedre end vores klassiske computere. "

Men IBM siger, at det kan fordoble effekten af ​​en kvantecomputer hvert år, og på et tidspunkt krydse en tærskel, hvor kvantemaskinerne kan springe forbi klassiske computere, i det mindste for at løse visse typer problemer.

Er der sikkerhedsrisici?

Der kunne være. Store fremtidige "fejltolerante" kvantecomputere – og sådanne computere er endnu ikke lige om hjørnet – har potentialet til at knække nuværende krypteringssystemer. IBM arbejder sammen med National Institute of Standards and Technology (NIST) om at ændre krypteringsstandarder, der lover at holde kvantesystemer effektive og samtidig holde dem sikre.

Selvom sikkerhedstrusler kan være mange år væk, Gil understreger, at det haster med at forberede sig nu. "Du kan ikke bare sidde og ignorere problemet, " siger Gil.

Selv år fra nu, du skulle ikke forvente at have en kvantecomputer siddende på dit skrivebord.

Men teknologien, der er muliggjort af kvantecomputere, vil begynde at sætte sig ind i at understøtte og gøre forbrugerapps mere kraftfulde. Og samfundet ville have gavn af, hvis kvantecomputere kan stoppe en potentiel pandemi, før den nogensinde virkelig kommer i gang.

"Naturen i sig selv er en stor computer, "Sutor siger, i den måde, atomer og molekyler og lys interagerer på. "Kan vi lære nok om, hvordan det virkelig gør det og udnytte det til vores egne computerbehov med de hårdeste slags problemer, vi har?"