Quantum é um termo abrangente para se referir ao campo emergente das tecnologias que aproveitam a mecânica quântica para desenvolver fundamentalmente novas capacidades em campos estabelecidos, como computação, comunicação, detecção, farmacêutica, pesquisa de química e materiais.Em seu sentido literal, a palavra quântica refere -se à menor unidade ou entidade em um sistema físico que descrevemos usando a mecânica quântica.
A computação quântica cresceu aos trancos e barrancos nos últimos 10 a 15 anos.As principais empresas de tecnologia como a IBM, o Google estão em uma corrida para construir o maior ou mais rápido computador quântico do mundo.
THE BELAMY
Sign up for your weekly dose of what's up in emerging technology.
Abaixo, Elizabeth Ruetsch, gerente geral da Quantum Engineering Solutions da Keysight Technologies, discute os riscos, promessas e o que é preciso para fazer a computação quântica mainstream.
AIM: Qual é a promessa do quantum?Por que isso é importante?
Elizabeth Ruetsch: Quantum promises to push beyond the boundaries of classical physics by harnessing these quantum mechanical properties of matter.Dependendo do contexto, isso pode oferecer maneiras inteiramente novas de processamento de informações que tenham o potencial de ser mais rápido e mais eficiente em termos de recursos, o que nos permitiria, por exemplo, calcular coisas que nunca conseguimos calcular antes, como a formaçãode proteínas ou prever o comportamento complexo dos sistemas financeiros.
Objetivo: Onde está o potencial perturbador do Quantum?
Elizabeth Ruetsch: There are quite a few areas in which quantum can potentially be disruptive.Para citar alguns, considere:
AIM: Quais são os benefícios da computação quântica?Quais são os riscos associados a essa tecnologia?
Elizabeth Ruetsch: Quantum computing promises efficiency in processing power.A capacidade de processar informações mais rapidamente abre a possibilidade de dirigir campos como pesquisa fundamental, otimização, tecnologia da informação e produtos farmacêuticos além do que jamais imaginamos possível.
Existem riscos de segurança antecipados.Teoricamente, um computador quântico em larga escala pode quebrar a criptografia NSA.Um grande desafio excepcional é criar protocolos de segurança seguros de computadores clássicos e quânticos.A força de um computador quântico está processando big data, o que pode ter implicações para a privacidade pessoal.
Por exemplo, aproximadamente 1 % do consumo de energia dos EUA entra na produção de fertilizantes.Esse processo é ineficiente em parte devido à complexidade da simulação da reação química em um nível mecânico quântico.Um computador quântico pode ser usado para simular processos biológicos/químicos, como a fixação de nitrogênio na nitrogenase, aumentando assim a eficiência na produção e levando a uma abordagem mais verde.
Objetivo: Quais avanços técnicos são necessários para levar a computação quântica de uma existência de nicho para o mainstream?
Elizabeth Ruetsch: Right now, we are fundamentally limited by the stability of quantum systems over time and our ability to control them accurately.A sensibilidade única dos sistemas quânticos ao seu ambiente os torna tão poderosos para computação.No entanto, é também o que os torna difíceis de controlar com grande precisão.Por esse motivo, os computadores quânticos atuais são muito pequenos (consistindo em apenas dezenas de bits quânticos ou qubits - os computadores clássicos têm centenas de milhões de bits), e os cálculos que podemos executar com esses pequenos sistemas são frequentemente imprecisos.
Para obter a computação quântica de sua existência de nicho para o mainstream, precisamos aprender a isolar os sistemas quânticos melhor em seu ambiente e, ao mesmo tempo, como controlá -los com um grau muito maior de precisão.Precisamos reduzir os erros que observamos em cálculos quânticos e depois ampliar o sistema para centenas de milhões de qubits.
AIM: Como podemos superar esses desafios?
Elizabeth Ruetsch: We need to overcome the error problem in quantum computations through innovations in quantum computing hardware and software.Mais pesquisas são necessárias para entender os processos de erro em sistemas quânticos e como construir hardware resiliente.Ao mesmo tempo, são necessários avanços no software e como implementamos certos algoritmos, ao atingirmos os limites físicos das capacidades de fabricação de chips.
AIM: Como a computação quântica afetará/afetará a relação humanos-tecnologia?Como isso afetará a vida cotidiana das pessoas?
Elizabeth Ruetsch: It’s unlikely that people will have quantum computers at home that replace their classical computers.Em vez disso, pense nos computadores quânticos como uma ferramenta de pesquisa que pesquisadores e indústrias podem usar.Isso afetará as vidas diárias das pessoas através das inovações nos setores mencionados acima.
AIM: Quais tendências estão surgindo com a computação quântica?Que novos desenvolvimentos estão no horizonte?
Elizabeth Ruetsch: In addition to the state-of-the-art quantum computing technologies, there are several proposals for new types of quantum computing hardware such as photonic quantum computers or quantum computers based on neutral atoms that are highly anticipated.Além disso, pesquisadores de todo o campo estão trabalhando duro no desenvolvimento de algoritmos que podem aumentar o desempenho de computadores quânticos em escala intermediária e ruidosos para obter avanços quânticos de computação.
AIM: Como é as comunicações quânticas?
Elizabeth Ruetsch: In practice, most quantum communications look similar to their classical counterparts for fibre optic communications.Geralmente, as comunicações quânticas têm requisitos mais rigorosos de desempenho e são mais suscetíveis aos efeitos ambientais.Portanto, um grande desafio é criar repetidores quânticos seguros para superar os desafios na implementação de uma rede quântica em nossas vidas cotidianas.
AIM: Qual é a vantagem do Quantum nas comunicações?
Elizabeth Ruetsch: The advantage is secure communications and the ability to distribute entanglement.Emaranhamento é um efeito mecânico quântico que ajuda na capacidade de cálculos e detecção aprimorados.Uma rede quântica seria capaz de distribuir emaranhamento para que pudéssemos criar redes de sensores quânticos ou redes de computadores quânticos.Muito parecido com como existem clusters de CPU para computação distribuída, poderíamos criar um cluster QPU distribuído para computação quântica.
Objetivo: 7G poderia ser quântico?
Elizabeth Ruetsch: Unlikely.O quantum geralmente nunca é mais rápido, mas é mais eficiente.Por exemplo, um computador clássico pode dividir dois números substancialmente mais rápido que um computador quântico.É apenas usando sub -rotinas quânticas eficientes que o Quantum obtém uma vantagem.Esperar um aumento de velocidade indo para o Quantum não é realista.
AIM: Como é a linha do tempo para a computação quântica?
Elizabeth Ruetsch: This is a very difficult question to answer as the problems we face today are not certain to have a definite solution.Se nossos esforços de pesquisa e desenvolvimento continuar.No entanto, se encontrarmos novos desafios ou não encontrar maneiras adequadas de superar o problema de erro na computação quântica, poderíamos nunca chegar lá e, em vez disso, reorientar nossos esforços em objetivos mais alcançáveis, como a construção de simuladores quânticos que resolvem problemas mais direcionados (comooposto à construção de computadores quânticos de uso geral).
AIM: Que regiões do mundo Keysight vê como mais ativo na computação quântica?
Elizabeth Ruetsch: We are excited to see quantum computing start-ups and industry giants such as IBM and Google build up major quantum computing efforts across the world.Enquanto os principais participantes da indústria têm sua base na América do Norte, mais e mais engajamento podem ser vistos na Europa, Ásia e Oceania.Surpreendentemente, a computação quântica se tornou uma busca global, e estamos emocionados por fazer parte dela.
AIM: Com muitas empresas ainda procurando gerar receita de tecnologias disruptivas como 5G, AI/ML, Cloud, etc.., qual será o melhor momento para implementar a computação quântica?
Elizabeth Ruetsch: The revenue potential of quantum computing is complementary to other disruptive technologies and offers potential advancements across various fields in industry and research.Acredito que, assim que a tecnologia se tornar viável, ela será implementada com sucesso e gerará grandes quantidades de receita para qualquer setor que tenha uma participação nele.
