Komputer tidak ada dalam ruang hampa. Mereka memecahkan masalah, dan masalah yang mereka selesaikan semata-mata ditentukan oleh perangkat keras. GPU memproses gambar; prosesor kecerdasan buatan menyediakan pekerjaan algoritma AI; komputer kuantum untuk … apa?
Meskipun kekuatan komputasi kuantum sangat mengesankan, itu tidak berarti perangkat lunak yang ada hanya berjalan satu miliar kali lebih cepat. Sebaliknya, komputer kuantum juga memiliki beberapa jenis masalah, beberapa di antaranya dapat diselesaikan dengan baik, beberapa tidak. Di bawah ini Anda akan menemukan aplikasi utama di mana komputer kuantum harus melakukan pemotretan terbaik ketika tersedia secara komersial.
Kecerdasan buatan
Aplikasi utama untuk komputasi kuantum adalah kecerdasan buatan. AI didasarkan pada prinsip-prinsip pembelajaran dalam proses mendapatkan pengalaman, menjadi semakin akurat sebagai umpan balik bekerja, hingga akhirnya memperoleh “kecerdasan”, meskipun komputer. Artinya, ia secara mandiri belajar bagaimana memecahkan masalah jenis tertentu.
Umpan balik ini bergantung pada penghitungan probabilitas untuk banyak kemungkinan hasil, dan komputasi kuantum ideal untuk operasi semacam ini. Artificial Intelligence, yang didukung oleh komputer kuantum, akan merevolusi setiap industri, dari mobil hingga obat-obatan, dan dikatakan bahwa AI akan menjadi abad kedua puluh satu seperti listrik pada abad kedua puluh.
Misalnya, Lockheed Martin berencana menggunakan komputer kuantum D-Wave untuk menguji perangkat lunak autopilot yang terlalu rumit untuk komputer klasik, sementara Google menggunakan komputer kuantum untuk mengembangkan perangkat lunak yang dapat membedakan mobil dari rambu jalan. Kami telah mencapai titik di mana AI menciptakan lebih banyak AI, dan kekuatan serta besarnya hanya akan tumbuh.
Video promosi:
Pemodelan molekuler
Contoh lain adalah pemodelan interaksi molekuler yang tepat, pencarian konfigurasi optimal untuk reaksi kimia. "Kimia kuantum" ini sangat kompleks sehingga hanya molekul paling sederhana yang dapat dianalisis menggunakan komputer digital modern.
Reaksi kimia bersifat kuantum, karena mereka membentuk status superposisi kuantum yang sangat terjerat. Tetapi komputer kuantum yang telah berkembang sepenuhnya akan dapat menghitung bahkan proses yang begitu rumit tanpa masalah.
Google telah merambah area ini dengan mensimulasikan energi molekul hidrogen. Hasilnya adalah produk yang lebih efisien, dari panel surya hingga obat-obatan dan terutama pupuk; karena pupuk menyumbang hingga 2% dari konsumsi energi global, dampaknya terhadap energi dan lingkungan akan sangat besar.
Kriptografi
Sebagian besar sistem keamanan siber mengandalkan kompleksitas memfaktorkan bilangan besar menjadi bilangan prima. Sementara komputer digital yang menghitung setiap faktor yang mungkin dapat menangani ini, waktu yang lama untuk "memecahkan kode" itu mahal dan tidak praktis.
Komputer kuantum dapat melakukan pemfaktoran ini secara eksponensial lebih efisien daripada komputer digital, membuat metode keamanan modern menjadi usang. Metode kriptografi baru sedang dikembangkan, yang, bagaimanapun, memakan waktu: pada Agustus 2015, NSA mulai menyusun daftar metode kriptografi tahan kuantum yang dapat menahan komputer kuantum, dan pada April 2016 Institut Standar dan Teknologi Nasional memulai proses penilaian publik yang akan berlangsung lama. dari empat sampai enam tahun.
Ada juga metode enkripsi kuantum yang menjanjikan dalam pengembangan yang memanfaatkan sifat keterjeratan kuantum satu arah. Jaringan di dalam kota telah menunjukkan fungsinya di beberapa negara, dan ilmuwan China baru-baru ini menjelaskan bahwa mereka telah berhasil mentransmisikan foton terjerat dari satelit "kuantum" yang mengorbit ke tiga stasiun pangkalan terpisah di Bumi.
Pemodelan keuangan
Pasar saat ini pada prinsipnya merupakan sistem yang paling kompleks. Meskipun kami telah mengembangkan banyak alat ilmiah dan matematika untuk bekerja dengannya, mereka masih kekurangan kondisi yang dapat dibanggakan oleh disiplin ilmu lain: tidak ada lingkungan yang terkendali untuk melakukan eksperimen.
Untuk mengatasi masalah ini, investor dan analis telah beralih ke komputasi kuantum. Keuntungan langsung mereka adalah bahwa keacakan yang melekat dalam komputer kuantum sesuai dengan sifat stokastik pasar keuangan. Investor sering kali ingin mengevaluasi distribusi hasil untuk sejumlah besar skenario yang dibuat secara acak.
Keuntungan lain yang ditawarkan oleh komputer kuantum adalah bahwa transaksi keuangan seperti arbitrase terkadang memerlukan banyak langkah berurutan, dan jumlah kemungkinan penghitungannya jauh di depan komputer digital konvensional.
Perkiraan cuaca
Kepala penyelamat NOAA Rodney Weier mengklaim hampir 30% dari PDB AS ($ 6 triliun) secara langsung atau tidak langsung bergantung pada kondisi cuaca yang mempengaruhi produksi pangan, transportasi dan ritel, antara lain. Kemampuan untuk memprediksi cuaca dengan lebih baik akan memiliki keuntungan besar di banyak area, belum lagi waktu tambahan yang dibutuhkan untuk pulih dari bencana alam.
Meskipun para ilmuwan telah lama bingung dengan proses cuaca, persamaan di belakangnya melibatkan banyak variabel, yang sangat memperumit pemodelan klasik. Seperti yang dicatat oleh peneliti kuantum Seth Lloyd, "Menggunakan komputer klasik untuk analisis ini akan memakan waktu lama sehingga cuaca memiliki waktu untuk berubah." Jadi Lloyd dan rekan-rekannya di MIT menunjukkan bahwa persamaan yang mengatur cuaca memiliki sifat gelombang tersembunyi yang dapat diselesaikan dengan menggunakan komputer kuantum.
Hartmut Neven, direktur penelitian di Google, mencatat bahwa komputer kuantum juga dapat membantu membuat model iklim yang lebih baik yang dapat memberi kita pemahaman yang lebih dalam tentang bagaimana manusia memengaruhi lingkungan. Berdasarkan model ini, kami membangun persepsi kami tentang pemanasan di masa depan, dan mereka membantu kami menentukan langkah-langkah yang diperlukan untuk mencegah bencana alam.
Fisika partikel
Anehnya, studi fisika yang mendalam menggunakan komputer kuantum dapat membawa … ke studi fisika baru. Model fisika partikel seringkali sangat kompleks, membutuhkan solusi ekstensif, dan melibatkan banyak waktu komputasi untuk simulasi numerik. Mereka ideal untuk komputer kuantum, dan para ilmuwan telah melihatnya.
Ilmuwan di Universitas Innsbruck dan Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI) baru-baru ini menggunakan sistem kuantum yang dapat diprogram untuk memanipulasi model seperti ini. Untuk melakukan ini, mereka mengambil versi sederhana dari komputer kuantum, di mana ion melakukan operasi logis, langkah dasar dalam penghitungan komputer mana pun. Simulasi menunjukkan kesesuaian sempurna dengan eksperimen fisika nyata.
"Kedua pendekatan ini saling melengkapi dengan sempurna," kata fisikawan teoretis Peter Zoller. “Kami tidak dapat menggantikan eksperimen yang sedang dilakukan pada akselerator partikel. Tetapi dengan mengembangkan simulator kuantum, suatu hari kita mungkin lebih memahami eksperimen ini."
Sekarang investor mencoba untuk menembus ekosistem komputasi kuantum, dan tidak hanya di industri komputer: bank, perusahaan dirgantara, keamanan siber - semuanya memasuki puncak revolusi komputasi.
Sementara komputasi kuantum telah berdampak pada bidang di atas, daftar ini sama sekali tidak lengkap dan ini yang paling menarik. Seperti halnya semua teknologi baru, aplikasi yang sama sekali tidak terpikirkan akan muncul di masa depan, seiring dengan perkembangan perangkat keras.
ILYA KHEL
