Kiina on saattanut ottaa johtoaseman kilpailussa käytännön kvanttilaskentaan äskettäin ilmoittamalla, että se on rikkonut ennätyksen monimutkaisen ongelman ratkaisemisessa.
Vuonna 2019 Google ilmoitti, että sen 53 qubit Sycamore-prosessori oli suorittanut 3,3 minuutissa tehtävän, joka olisi kestänyt perinteisellä supertietokoneella vähintään 2,5 päivää. Viime lokakuussa Kiinan 66 kubitin Zuchongzhi 2 -kvanttiprosessori suoritti saman tehtävän miljoona kertaa nopeammin. Prosessorin on kehittänyt Kiinan tiedeakatemian kvanttiinformaation ja kvanttifysiikan huippuosaamisen keskuksen tutkijaryhmä yhdessä Shanghain teknisen fysiikan instituutin ja Shanghain mikrosysteemi- ja tietotekniikan instituutin kanssa.
Perinteisiä supertietokoneita, kuten Yhdysvaltain armeijan ja Kansan vapautusarmeijan 56. tutkimusinstituutin supertietokoneita, käytetään monimutkaisten simulaatioiden tekemiseen laitteiden suunnittelussa, kuvien ja signaalien havaitsemiseksi kohteiden ja kiinnostavien kohteiden havaitsemiseksi sekä datan valtamerten analysointiin piilotettujen trendien ymmärtämiseksi. ja liitännät. Jotkut tehtävät vaativat kuitenkin edelleen aikaa ja resursseja, sillä pienimmätkin laskentabitit vaativat aikaa vaihtaa 1:n ja 0:n välillä.
Suprajohtavat kvanttitietokoneet voivat ohittaa fyysiset rajat luomalla 1- ja 0-arvojen superpositioon. Pohjimmiltaan standardien laskentabittien on oltava joko 1 tai 0. Mutta erittäin matalissa lämpötiloissa aineen fysikaaliset ominaisuudet muuttuvat merkittävästi. Suprajohtavat kvanttitietokoneet hyödyntävät näitä muutoksia luodakseen kubitteja (kvanttibittejä), joita eivät rajoita perinteisten tietokoneiden kohtaamat käsittelyesteet. Qubitit voivat olla samanaikaisesti sekä 1 että 0. Tämä lupaa nopeuttaa tietojenkäsittelyä valtavasti, mikä mahdollistaa vastedes hyökkäämisen murtamattomiin ongelmiin, kuten tällä hetkellä rikkoutumattomien koodien salauksen purkamiseen, tekoälyn ja koneoppimisen nostamiseen uusiin korkeuksiin ja täysin uusien materiaalien, kemikaalien ja lääkkeiden suunnitteluun.
Maailman tieteelliset ja sotilaalliset voimat käyttävät miljardeja dollareita kilpaakseen tämän lupauksen toteuttamisesta. Kiina on saavuttanut useita merkittäviä edistysaskeleita viime vuosina. Vuonna 2020 Kiinan tiede- ja teknologiayliopisto, johtava kiinalaisen kvanttilaskennan tutkijan Pan Jianwein koti, suoritti ensimmäisen avaruuteen perustuvan kvanttiviestinnän käyttämällä Micius-satelliittia luodakseen erittäin turvallisen datayhteyden kahden maa-aseman välille, jotka on erotettu toisistaan. yli 1000 mailia.
Aiheeseen liittyvät artikkelit
DIA varoittaa Kiinan avaruusteknologiaa estämään Yhdysvaltain tutkat ja tukkiammukset
Raportti: Kiina saattaa varastaa salattuja viranomaistietoja nyt purettavaksi kvanttitietokoneilla myöhemmin
Kiinalainen tiimi raportoi lokakuussa, että sen valopohjainen Jiuzhang 2 -prosessori pystyy suorittamaan tehtävän yhdessä millisekunnissa, jonka suorittaminen perinteisellä tietokoneella vaatisi 30 biljoonaa vuotta. Tämä läpimurto merkitsi uutta huippunopeutta kvanttiprosessorille, jonka kubitit ovat valopohjaisia, eivät suprajohtavia. Suprajohtavien tietokoneiden toiminnan edellyttämät kvanttitilat ovat herkkiä, voivat olla epävakaita ja aiheuttavat suuria virhemääriä. Valopohjaisilla supertietokoneilla on kuitenkin myös haittapuolensa, sillä tämän tyyppisissä kvanttitietokoneissa fotonien määrää on vaikea lisätä niiden herkän tilan vuoksi. Nähtäväksi jää kumpi menetelmä on yleisempi.
Nämä saavutukset johtuvat Pekingin panostuksesta kvanttilaskentatutkimukseen. Kiinan kerrotaan investoivan alaan 10 miljardia dollaria ja lisänneensä kansallisia T&K-menoja 7 prosenttia viime vuonna. Sitä vastoin Yhdysvaltain hallitus käytti vuonna 2018 uuden kansallisen strategian mukaisesti 1,2 miljardia dollaria kvanttilaskentaan. Viime vuonna senaatti hyväksyi lain teknologia- ja innovaatioosaston perustamisesta National Science Foundationiin ja 29 miljardin dollarin lisäämisestä kvanttilaskennan ja tekoälyn tutkimukseen vuosina 2022–2026, mutta se odottaa sovintoa samanlaisen lakiesityksen kanssa. Talo viime kuussa.
Kiinalaisilla tutkijoilla, yrityksillä ja virastoilla on nykyään enemmän patentteja kvanttitekniikassa kuin Yhdysvalloissa (vaikka yhdysvaltalaisilla yrityksillä on enemmänkin kvanttilaskentaan liittyvällä alalla), vaikka väitetään, että nämä edistysaskeleet hyötyvät varastetusta yhdysvaltalaistyöstä. Vuosi sitten kauppaministeriö merkitsi mustalle listalle seitsemän supertietokoneen yksikköä niiden assosiaatiolle Kansan vapautusarmeijan kanssa. Lisäksi on todisteita siitä, että Kiinan hallitus on varastanut salattua Yhdysvaltain hallituksen ja kaupallista dataa varastoimalla niitä päivää varten, jolloin kvanttitietokoneet voivat rikkoa nykyisen salauksen.
Olemme vielä muutaman vuoden päässä kvanttilaskennan todellisesta tulemisesta. Tällä hetkellä useimmat kvanttitietokoneet pystyvät toimimaan koherentisti noin 50 kubitillä. Kvanttilaskennan täyden potentiaalin hyödyntäminen esimerkiksi koodinmurtamisessa vaatisi tuhansia kubittimääriä. Mutta edistystä tapahtuu. IBM tuotti marraskuussa 127 kubitin suprajohtavan kvanttitietokoneen, aikoo julkistaa 400 kubitin prosessorin tänä vuonna ja aikoo tuottaa 1 000 kubitin prosessorin vuonna 2023.
Kun otetaan huomioon kvanttilaskennan valtava strateginen potentiaali monilla eri aloilla, tämän kilpailun odotetaan vain kovenevan lähitulevaisuudessa. Pystyykö Yhdysvallat pysymään tahdissa, jää nähtäväksi.
Thomas Corbett on BluePath Labsin tutkimusanalyytikko. Hänen painopistealueitaan ovat Kiinan ulkosuhteet, kehittyvä teknologia ja kansainvälinen talous.
P.W. Singer on strategi New Americassa ja useiden teknologiaa ja turvallisuutta koskevien kirjojen kirjoittaja, mukaan lukien Wired for War, Ghost Fleet, Burn-In ja LikeWar: The Weaponization of Social Media.
