1.
Co je to kvantový cloud computing?
Quantum cloud computing zpřístupňuje kvantové výpočetní zdroje organizacím, akademické obci a dalším uživatelům prostřednictvím cloudové technologie.
Kvantové počítače založené na cloudu běží rychleji a mají větší výpočetní výkon než tradiční počítače, protože využívají principy kvantové fyziky při řešení složitých výpočetních problémů.
Existují různé typy kvantových počítačů, jako jsou kvantové žíhače, analogové kvantové simulátory a univerzální kvantové počítače. Kvantové žíhače jsou považovány za nejméně výkonné z kvantových počítačů, ale mohou velmi dobře řešit optimalizační problémy. Analogové kvantové simulátory jsou na druhé straně výkonné systémy, které dokážou řešit fyzikální a biochemické problémy.
Univerzální kvantové počítače jsou nejvýkonnějším a nejrozšířenějším typem kvantového počítače. Jsou také nejnáročnější na stavbu. General-purpose computing má potenciál zpřístupnit až 1 milion qubitů (základní jednotka kvantové informace). Současná technologie však poskytuje přístup pouze k přibližně 100 až 400 qubitům.
Co to všechno má společného s technologií blockchain? Vzhledem k tomu, že kvantové výpočty jsou tak silné, pochopitelně přitáhly pozornost blockchainové komunity, protože by mohly být použity k poškození blockchainové technologie, jak ji známe dnes.
Za prvé, existuje hypotéza, že kvantové výpočty by mohly být použity k získání nespravedlivé výhody oproti jiným těžařům proof-of-work (PoW) a potenciálně ovládnout těžbu blockchainu. To staví decentralizované sítě PoW, jako jsou bitcoiny (BTC) a litecoiny (LTC), pod hrozbu centralizace.
Za druhé, kvantové výpočty by teoreticky mohly také dešifrovat šifrovací kódy používané blockchainy. To znamená, že kvantové výpočty mohou využívat kryptografii k útoku na blockchainové sítě. Pro kryptosystémy to však není všechno zkázy, protože kvantový cloud computing může také nabídnout efektivní řešení pro ochranu a posílení blockchainů proti kvantovým útokům.
2.
Jaký je rozdíl mezi cloud computingem a kvantovým cloud computingem?
Quantum cloud computing aplikuje kvantové principy na distribuované výpočty, zatímco cloud computing využívá vzdálené servery k poskytování distribuovaných počítačových služeb.
Cloud computing jednoduše odkazuje na poskytování služeb, jako je ukládání dat, servery, databáze a sítě prostřednictvím internetu. Organizace si například mohou vybrat služby cloudového úložiště, aby snížily náklady na údržbu hardwaru a další náklady, namísto ukládání dat na fyzické servery na místě.
Kvantový cloud computing je na druhé straně odvozen od kvantového počítání – formy počítání, která využívá principy kvantové mechaniky k řešení složitých problémů. Poskytuje uživatelům kvantové počítače a přístup ke kvantovým službám a řešením prostřednictvím cloudu.
Společnosti využívající cloud computing, jako je Google, Amazon, IBM a Microsoft, také vedou cestu ve vývoji kvantových počítačů k dokonalé výpočetní technologii a zpřístupňují kvantové počítače více uživatelům prostřednictvím cloudu. Například kvantový počítač IBM Osprey má 433 qubitů. Společnost údajně plánuje do roku 2025 rozšířit až na 4 000 qubitů.
Související: Cryptocurrencies and Quantum Computing: Hluboký ponor do budoucnosti kryptoměn
3.
Jak funguje kvantový cloud computing?
Podobně jako u řešení typu platform-as-a-service fungují služby kvantového cloud computingu tak, že uživatele připojují přímo ke kvantovým procesorům, emulátorům a simulátorům.
Fyzické kvantové počítače jsou extrémně složité, díky čemuž je cloudový přístup ideálním nastavením pro ty, kteří potřebují využívat kvantový výpočetní výkon, aniž by si museli pořizovat vlastní stroj.
Podle IBM se její kvantový hardwarový systém – což je zhruba velikost průměrného auta – skládá především z chladicího systému, který zajišťuje, že supravodivý procesor zůstane na ultra nízké ideální provozní teplotě.
Kvantové hardwarové systémy se skládají ze superfluidů, které dokážou systém superchladit, které tvoří Josephsonovy spoje pro přenos náboje pomocí kvantového tunelování a qubitů, které usnadňují kontrolu chování a přenos informací;
Qubity mohou vykonávat důležitou funkci zvanou superpozice, která jim umožňuje umístit kvantovou informaci, kterou drží, do stavu superpozice nebo kombinace všech možných konfigurací qubitu. Tento jev umožňuje vytvářet vícerozměrné výpočetní prostory, které usnadňují řešení složitých problémů.
Další věc, kterou je třeba pochopit, když mluvíme o kvantovém počítání, je koncept zapletení – kvantový mechanický efekt. Zapletení je korelace mezi chováním dvou nezávislých věcí. V kontextu kvantového zapletení, když se qubity zapletou, způsobí změnu jiných qubitů, což systému umožní najít řešení rychleji než konvenční počítač.
Na rozdíl od běžné mylné představy, že kvantové výpočty mohou řešit složité problémy tím, že zkouší všechny možné konfigurace problému paralelně, kvantové počítače využívají zapletení qubitů ke zkoumání pravděpodobnosti. Poté provedou algoritmus, aby zvýšili své šance na dosažení nejlepší odpovědi.
4.
Jaký je účel kvantového cloud computingu?
Kvantové výpočty mají potenciál řešit dříve neřešitelné problémy v různých oblastech, jako je ekonomika, návrh a vývoj léků, finance, logistika a další.
Například rozsáhlé platformy kvantového cloud computingu lze použít k řešení problémů souvisejících s optimalizací logistiky a plánováním zdrojů v podnikových prostředích. Ve zdravotnictví má kvantový cloud computing potenciál analyzovat velké množství údajů o pacientech, aby bylo možné nalézt nejúčinnější léčbu konkrétních onemocnění.
Navíc v oblasti kybernetické bezpečnosti mohou kvantové počítače využít svůj vylepšený výpočetní výkon k boji proti počítačové kriminalitě a narušení dat. Výhody kvantového cloud computingu jsou mnohé. Významnou výhodou je, že umožňuje organizacím získat přístup k výkonu kvantových počítačů bez nákupu vlastních strojů a chladicích systémů.
Umožňuje také kvantovým výzkumníkům, jako jsou studenti a akademici kvantové fyziky, lépe porozumět kvantovým principům a provádět experimenty bez nutnosti přístupu ke kvantovému počítači.
5.
Jak se používá kvantový cloud computing?
Současné aplikace kvantového cloud computingu zahrnují aplikace související s testováním kvantových algoritmů.
Konkrétně jsou kvantové algoritmy vytvářeny na konvenčních počítačích a testovány na kvantových počítačích, aby byla zajištěna proveditelnost. Vzhledem k tomu, že technologie kvantového počítání je nákladná a má vysoké překážky vstupu, cloudové kvantové počítání umožňuje podnikům a výzkumníkům využít technologii k prozkoumání různých aplikací kvantových počítačů.
Kvantové výpočty jsou stále v raných fázích vývoje a implementace, takže míra přijetí zůstává nízká. Zpřístupnění této technologie prostřednictvím distribuovaného cloud computingu je však zásadní změnou, která otevírá dveře mnoha potenciálním aplikacím v budoucnosti.
6.
Jak vypadá budoucnost cloudového kvantového počítání?
Odborníci předpovídají, že implementace cloudových kvantových výpočtů může být náročnější než umělá inteligence, která za posledních deset let zaznamenala boom.
Tato výzva je částečně způsobena složitými technickými požadavky kvantových počítačů. Protože kvantové hardwarové systémy vyžadují extrémně chladné provozní podmínky, poskytovatelé cloudu budou muset vybudovat vyhrazené prostory pro kvantové počítače. Datová centra, která dnes existují, jsou pro tento účel špatně vybavena.
Navíc jsou kvantové výpočty a související software stále v raných fázích vývoje a implementace, takže průmysl jako celek je stále považován za vznikající. Programátoři si také budou muset osvojit nové aritmetické a logické dovednosti, protože typické metody digitálního programování se velmi liší od metod potřebných pro kvantové výpočty.
Odborníci jsou stále optimističtí ohledně potenciálu cloudového kvantového počítání a věří, že by mohl přinést obrovské výhody různým průmyslovým odvětvím včetně financí, logistiky, zdravotnictví a technologií.
Jak se technologie vyvíjí, je stále velmi pravděpodobné, že cloudové kvantové výpočty budou v blízké budoucnosti široce dostupné, což firmám usnadní a zefektivní používání této výkonné technologie.
Cloudové společnosti se pravděpodobně stanou první várkou poskytovatelů sub-as-a-service, protože služba jednoduše rozšíří stávající nabídky. Pokud bude kvantový cloud computing efektivně nasazen a uveden na trh, mohl by se stát stejně všudypřítomným jako implementace umělé inteligence a strojového učení.