Как инженеры по квантовым вычислениям применяют свои технологии для решения реальных проблем
Опубликовано: 2021-09-15Quantum может быть популярным модным словечком в отрасли, но трудно представить, что большинство приложений когда-либо действительно помогало обычным пользователям или владельцам малого бизнеса. Традиционное компьютерное оборудование не растет так быстро, как это было до того, как закон Мура был нарушен, но это не значит, что вы не можете просто нагромождать GPU поверх других GPU для создания более быстрых кластеров.
Это означало, что даже самые активные сторонники квантовых вычислений сосредоточились почти исключительно на выполнении вычислений, которые были бы невозможны с использованием обычного кремния.
Однако теперь некоторые промоутеры оживляют дебаты, предполагая, что мы вполне можем увидеть рост количества квантовых серверов, на которых люди могут запускать настоящие операционные системы. Как только вы это сделаете, геймеры и медиа-стримеры получат шанс воспользоваться преимуществами этой технологии.
Учитывая, что к следующему году индустрия квантовых вычислений должна стоить примерно 2,4 миллиарда долларов, инженерам придется найти некоторые приложения помимо специализированных, чтобы поддерживать этот уровень беспрецедентного роста.
Сетевые сервисы и обработка блокчейна, вероятно, станут первыми основными регулярными применениями.
Майнинг токенов без традиционного кремния
Любое вычисление, которое может решить традиционный компьютер, также может быть выполнено с помощью квантового компьютера. Однако некоторые проблемы могут быть решены с их помощью намного быстрее, что и привело к появлению фразы «квантовое превосходство». Хеш-суммы, используемые большинством основных криптовалют на основе блокчейна, представляют собой не более чем алгебраические вычисления, а это означает, что они хорошо подходят для использования в своих интересах этой концепции квантового превосходства.
Эксперты по безопасности предполагают, что алгоритмы целочисленной факторизации, используемые для криптографических систем с открытым ключом, могут быть взломаны квантовыми компьютерами, вычисляющими их хэши. Хотя это может беспокоить тех, кто борется с киберпреступностью, это дает очень интересную возможность майнерам криптовалюты.
Установка одного квантового компьютера, вероятно, будет стоить примерно столько же, сколько традиционная технология больших железных мейнфреймов x86_64, но будет выполнять больше работы с точки зрения производительности на ватт.
Поскольку добыча биткойнов составляет около половины процента всего потребления электроэнергии во всем мире, это хорошая новость во многих отношениях. Специалисты по обслуживанию сетей, скорее всего, тоже начнут изучать эти решения.
Создание конкурентоспособных квантовых серверов
Провайдеры электронной почты, которые хотят воспользоваться преимуществами той же технологии, часто сталкиваются с проблемой, что у них нет реальных пакетов системного программного обеспечения, которые позволили бы им развертывать те же службы, которые они обычно запускают. В конце концов, вы не можете просто рассчитывать на использование квантового превосходства для ускорения работы демона sendmail.
Однако это не означает, что перспектив мало, потому что некоторые инженеры добились хоть каких-то успехов в превращении квантовых компьютеров в рабочие станции Unix.
Хотя теоретически вы могли бы перепроектировать программное обеспечение электронной почты для работы в среде «голого железа», чтобы использовать любое предполагаемое квантовое превосходство, это, вероятно, не было бы очень безопасным. Злоумышленники собираются атаковать любую систему, какую только смогут, поэтому почти наверняка когда-нибудь они найдут способ захватить контроль над квантовой машиной. Это означает, что потребуется некоторая форма защиты памяти.
Предварительные эксперименты предполагают, что GNU/Linux может работать на квантовом сервере. Linux, конечно, является одним из лучших вариантов, когда дело доходит до развертывания почтовых серверов, поэтому мало что нужно сделать, чтобы перенести программное обеспечение на эту новую архитектуру. По общему признанию, большая часть базового кода должна быть запущена на какой-то виртуальной машине, но уже существует ряд подобных архитектур, которые действительно получили широкое распространение.
Мобильность также может помочь специалистам по почтовому маркетингу начать использовать технологию квантовых вычислений для решения своих бизнес-задач. Легко представить себе будущее, в котором недорогие службы VPN-хостинга работают на удаленных квантовых компьютерах, к которым маркетологи электронной почты просто подключаются, как к любому другому серверу.
Функции эмуляции, работающие на аппаратном уровне, также могут сделать квантовые компьютеры популярными среди тех, кому приходится запускать программное обеспечение на основе Java.
Создание реальной JVM
Любой, кто думает, что Java уходит в прошлое, не смотрел на все устройства Интернета вещей, которые полагаются на эту технологию. Весь истинный код Java выполняется в так называемой виртуальной машине Java, которая, по сути, представляет собой спецификацию эмуляции для устройства, которого никогда не существовало. Это очень похоже на технологию Z-Machine, на которой работает Zork.
Однако, в отличие от Zork, Java можно расширить, чтобы делать практически все, что вам может понадобиться, что вынудило некоторых разработчиков оборудования выпустить настоящие полупроводники, которые работают как фиктивные устройства JVM.
Однако развертывание уровня эмуляции JVM на квантовом оборудовании было бы гораздо более эффективным, особенно в отношении крупномасштабных операций с базами данных.
Другие платформы, такие как экосистема Microsoft Azure, могут быть развернуты на коммерческом квантовом оборудовании от ведущих игроков в этой области, таких как IBM. При этом вполне вероятно, что Java окажется в довольно уникальном положении, чтобы извлечь выгоду из перехода, учитывая несколько необычный метод, который Java-апплеты используют для своего развертывания. Это немного иронично, поскольку многие отраслевые эксперты уже много лет говорят о кончине Java.
В ближайшие несколько лет, скорее всего, появится бесчисленное множество новых приложений для квантовых технологий. Тем не менее, вероятно, именно эти приземленные вещи будут стимулировать усыновление больше, чем что-либо еще.
Есть какие-нибудь мысли по этому поводу? Дайте нам знать внизу в комментариях или перенесите обсуждение в наш Twitter или Facebook.