Jak inżynierowie zajmujący się obliczeniami kwantowymi stosują swoją technologię do rzeczywistych problemów
Opublikowany: 2021-09-15Quantum może być popularnym hasłem branżowym, ale trudno sobie wyobrazić, że większość aplikacji naprawdę pomaga zwykłym użytkownikom lub właścicielom małych firm. Konwencjonalny sprzęt komputerowy nie rozwija się tak szybko, jak przed obaleniem prawa Moore'a, ale to nie znaczy, że nie można po prostu układać GPU na wierzchu innych GPU, aby budować szybsze klastry.
Oznaczało to, że nawet najbardziej pro-kwantowi znawcy branży komputerowej koncentrowali się prawie wyłącznie na wykonywaniu obliczeń, które byłyby niewykonalne przy użyciu zwykłego krzemu.
Teraz jednak niektórzy promotorzy ożywiają debatę, sugerując, że możemy bardzo dobrze zobaczyć wzrost serwerów kwantowych, na których ludzie mogliby faktycznie uruchamiać prawdziwe systemy operacyjne. Sekunda, którą to zrobisz, to ten sam moment, w którym gracze i streamerzy mediów mają szansę skorzystać z tej technologii.
Biorąc pod uwagę, że przemysł obliczeń kwantowych ma być wart około 2,4 miliarda dolarów w przyszłym roku, inżynierowie będą musieli znaleźć jakieś zastosowania poza specjalistycznymi, aby utrzymać ten bezprecedensowy wzrost.
Usługi sieciowe i przetwarzanie blockchain będą prawdopodobnie pierwszymi poważnymi regularnymi zastosowaniami.
Żetony górnicze bez tradycyjnego krzemu
Wszelkie obliczenia, które mógłby rozwiązać tradycyjny komputer, można również rozwiązać za pomocą komputera kwantowego. Jednak niektóre problemy mogą być przez nie rozwiązywane znacznie szybciej, co dało początek frazie supremacja kwantowa. Sumy haszujące używane przez większość głównych kryptowalut opartych na blockchain to niewiele więcej niż obliczenia algebraiczne, co oznacza, że dobrze nadają się do wykorzystania tej koncepcji supremacji kwantowej.
Eksperci ds. Bezpieczeństwa sugerują, że algorytmy faktoryzacji liczb całkowitych stosowane w systemach kryptograficznych z kluczem publicznym mogą zostać złamane przez komputery kwantowe opracowujące swoje skróty. Chociaż może to dotyczyć tych, którzy walczą z cyberprzestępczością, jest to bardzo interesująca okazja dla górników kryptowalut.
Instalacja pojedynczego komputera kwantowego prawdopodobnie kosztowałaby mniej więcej tyle samo, co tradycyjna technologia big iron mainframe x86_64, ale wykonałaby więcej pracy pod względem wydajności na wat.
Ponieważ wydobycie bitcoinów stanowi około pół procenta całego zużycia energii elektrycznej na całym świecie, jest to dobra wiadomość na więcej niż jeden sposób. Technicy serwisu sieciowego prawdopodobnie również zaczną przyglądać się tym rozwiązaniom.
Budowanie konkurencyjnych serwerów Quantum
Dostawcy poczty e-mail, którzy chcą skorzystać z tej samej technologii, często napotykają problem polegający na tym, że nie mają żadnych rzeczywistych pakietów oprogramowania systemowego, które pozwoliłyby im wdrożyć te same usługi, które zwykle uruchamiają. W końcu nie możesz oczekiwać, że wykorzystasz supremację kwantową do przyspieszenia demona sendmaila.
Nie oznacza to jednak, że nie ma zbyt wielu obietnic, ponieważ niektórym inżynierom udało się przynajmniej w pewnym stopniu przekształcić komputery kwantowe w stacje robocze uniksowe.
Chociaż teoretycznie można by przeprojektować oprogramowanie do obsługi poczty e-mail tak, aby działało w środowisku gołym, aby wykorzystać jakąkolwiek postrzeganą wyższość kwantową, prawdopodobnie nie byłoby to zbyt bezpieczne. Źli aktorzy zaatakują każdy system, jaki tylko mogą, więc jest prawie pewne, że pewnego dnia wymyślą sposób na przejęcie kontroli nad maszynerią kwantową. Oznacza to, że konieczna będzie jakaś forma ochrony pamięci.
Wstępne eksperymenty zdają się sugerować, że GNU/Linux może działać na serwerze kwantowym. Linux jest oczywiście jedną z najlepszych opcji, jeśli chodzi o wdrażanie serwerów poczty e-mail, więc niewiele trzeba byłoby zrobić, aby przenieść oprogramowanie do tej nowej architektury. Trzeba przyznać, że większość podstawowego kodu musiałaby być uruchomiona na jakiejś maszynie wirtualnej, ale było już wiele takich architektur, które faktycznie doczekały się szerokiego wydania.
Przenośność może również pomóc w zapewnieniu, że eksperci ds. marketingu e-mailowego zaczną stosować technologię obliczeń kwantowych do rozwiązywania problemów biznesowych. Łatwo wyobrazić sobie przyszłość, w której niedrogie usługi hostingowe VPN działają na zdalnych komputerach kwantowych, z którymi marketerzy e-mail po prostu łączą się, jakby byli jakimkolwiek innym serwerem.
Funkcje emulacji działające w warstwie sprzętowej mogą również sprawić, że komputery kwantowe będą popularne wśród tych, którzy muszą uruchamiać oprogramowanie oparte na Javie.
Konstruowanie prawdziwej JVM
Każdy, kto myśli, że Java jest na wycieczce, nie spojrzał na wszystkie urządzenia Internetu Rzeczy, które opierają się na tej technologii. Cały prawdziwy kod Java działa w czymś, co nazywa się wirtualną maszyną Java, która jest zasadniczo arkuszem specyfikacji emulacji dla urządzenia, które nigdy nie istniało. Przypomina to technologię Z-Machine, która napędza Zorka.
Jednak w przeciwieństwie do Zorka, Java może być rozszerzona, aby robić prawie wszystko, czego możesz chcieć, co zmusiło niektórych programistów sprzętu do wydania rzeczywistych półprzewodników, które działają jak pozorowane urządzenia JVM.
Wdrożenie warstwy emulacji JVM na sprzęcie kwantowym byłoby jednak znacznie bardziej wydajne, szczególnie w przypadku operacji bazodanowych na dużą skalę.
Inne platformy, takie jak ekosystem Microsoft Azure, mogą być wdrażane na komercyjnym sprzęcie kwantowym od czołowych graczy w kosmosie, takich jak IBM. Biorąc to pod uwagę, prawdopodobnie Java będzie w dość wyjątkowej sytuacji, aby skorzystać z przejścia, biorąc pod uwagę nieco niezwykłą metodę, której używają aplety Java do samodzielnego wdrażania. To trochę ironiczne, ponieważ wielu ekspertów branżowych od lat mówi o upadku Javy.
W ciągu najbliższych kilku lat prawdopodobnie pojawią się niezliczone nowe zastosowania technologii kwantowej. Niemniej jednak to prawdopodobnie te przyziemne będą zachęcać do adopcji bardziej niż cokolwiek innego.
Masz jakieś przemyślenia na ten temat? Daj nam znać poniżej w komentarzach lub przenieś dyskusję na naszego Twittera lub Facebooka.