1.
Что такое квантовые облачные вычисления?
Квантовые облачные вычисления делают ресурсы квантовых вычислений доступными для организаций, научных кругов и других пользователей посредством облачных технологий.
Облачные квантовые компьютеры работают быстрее и обладают большей вычислительной мощностью, чем традиционные компьютеры, поскольку они используют принципы квантовой физики при решении сложных вычислительных задач.
Существуют различные типы квантовых компьютеров, такие как квантовые отжигатели, аналоговые квантовые симуляторы и универсальные квантовые компьютеры. Квантовые отжиги считаются наименее мощными из квантовых компьютеров, но могут очень хорошо решать задачи оптимизации. С другой стороны, аналоговые квантовые симуляторы — это мощные системы, способные решать физические и биохимические проблемы.
Универсальные квантовые компьютеры — самый мощный и широко используемый тип квантового компьютера. Их также сложнее всего построить. Компьютеры общего назначения могут получить доступ к 1 миллиону кубитов (основной единицы квантовой информации). Однако современные технологии обеспечивают доступ только к 100–400 кубитам.
Какое все это имеет отношение к технологии блокчейн? Поскольку квантовые вычисления настолько мощны, они, по понятным причинам, привлекли внимание сообщества блокчейнов, поскольку могут быть использованы для нанесения вреда технологии блокчейна, какой мы ее знаем сегодня.
Во-первых, предполагается, что квантовые вычисления могут использоваться для получения несправедливого преимущества перед другими майнерами PoW и потенциального доминирования в майнинге блокчейна. Это ставит децентрализованные сети PoW, такие как Биткойн (BTC) и Litecoin (LTC), под угрозу централизации.
Во-вторых, квантовые вычисления теоретически могут также расшифровывать коды шифрования, используемые блокчейнами. Это означает, что квантовые вычисления могут использовать криптографию для атаки на сети блокчейнов. Однако для криптосистем не все так мрачно, поскольку квантовые облачные вычисления также могут предложить эффективное решение для защиты и укрепления блокчейнов от квантовых атак.
2.
В чем разница между облачными вычислениями и квантовыми облачными вычислениями?
Квантовые облачные вычисления применяют квантовые принципы к распределенным вычислениям, тогда как облачные вычисления используют удаленные серверы для предоставления услуг распределенных вычислений.
Облачные вычисления просто относятся к предоставлению таких услуг, как хранение данных, серверы, базы данных и сети через Интернет. Например, организации могут выбрать услуги облачного хранения, чтобы сократить расходы на обслуживание оборудования и другие расходы, вместо того, чтобы хранить данные на физических серверах на месте.
С другой стороны, квантовые облачные вычисления произошли от квантовых вычислений — формы вычислений, которая использует принципы квантовой механики для решения сложных проблем. Он предоставляет пользователям квантовые компьютеры и доступ к квантовым сервисам и решениям через облако.
Компании, использующие облачные вычисления, такие как Google, Amazon, IBM и Microsoft, также лидируют в разработке квантовых компьютеров, совершенствуя вычислительные технологии и делая квантовые компьютеры доступными для большего числа пользователей через облако. Например, квантовый компьютер Osprey от IBM имеет 433 кубита. Сообщается, что к 2025 году компания планирует увеличить количество кубитов до 4000.
Связанный: Криптовалюты и квантовые вычисления: глубокое погружение в будущее криптовалют
3.
Как работают квантовые облачные вычисления?
Подобно решениям «платформа как услуга», услуги квантовых облачных вычислений работают путем прямого подключения пользователей к квантовым процессорам, эмуляторам и симуляторам.
Физические квантовые компьютеры чрезвычайно сложны, что делает облачный доступ идеальной установкой для тех, кому необходимо воспользоваться преимуществами мощности квантовых вычислений, не приобретая собственную машину.
По данным IBM, ее квантовая аппаратная система, размером примерно со средний автомобиль, состоит в основном из системы охлаждения, обеспечивающей поддержание сверхпроводникового процессора при ультранизкой идеальной рабочей температуре.
Квантовые аппаратные системы состоят из сверхжидкостей, которые могут переохлаждать систему; сверхпроводников, образующих джозефсоновские переходы для переноса заряда посредством квантового туннелирования, и кубитов, которые облегчают управление поведением и передачу информации;
Кубиты могут выполнять важную функцию, называемую суперпозицией, которая позволяет им помещать содержащуюся в них квантовую информацию в состояние суперпозиции или комбинацию всех возможных конфигураций кубита. Это явление позволяет создавать многомерные вычислительные пространства, облегчающие решение сложных задач.
Еще одна вещь, которую следует понимать, говоря о квантовых вычислениях, — это концепция запутанности — квантовомеханического эффекта. Запутанность — это корреляция между поведением двух независимых вещей. В контексте квантовой запутанности, когда кубиты запутываются, они вызывают изменение других кубитов, позволяя системе находить решения быстрее, чем обычный компьютер.
Вопреки распространенному заблуждению, что квантовые вычисления могут решать сложные проблемы, одновременно проверяя все возможные конфигурации проблемы, квантовые компьютеры используют запутанность кубитов для исследования вероятности. Затем они выполняют алгоритм, чтобы увеличить свои шансы найти лучший ответ.
4.
Какова цель квантовых облачных вычислений?
Квантовые вычисления могут решить ранее неразрешимые проблемы в различных областях, таких как экономика, дизайн и разработка лекарств, финансы, логистика и многое другое.
Например, крупномасштабные платформы квантовых облачных вычислений можно использовать для решения задач, связанных с оптимизацией логистики и планированием ресурсов в бизнес-среде. В здравоохранении квантовые облачные вычисления могут анализировать большие объемы данных пациентов, чтобы найти наиболее эффективные методы лечения конкретных заболеваний.
Кроме того, в области кибербезопасности квантовые компьютеры могут использовать свои расширенные вычислительные мощности для борьбы с киберпреступностью и утечками данных. Преимущества квантовых облачных вычислений многочисленны. Существенным преимуществом является то, что это позволяет организациям получить доступ к возможностям квантовых вычислений без приобретения собственных машин и систем охлаждения.
Это также позволяет квантовым исследователям, таким как студенты и преподаватели квантовой физики, лучше понимать квантовые принципы и проводить эксперименты, не требуя доступа к квантовому компьютеру.
5.
Как используются квантовые облачные вычисления?
Текущие применения квантовых облачных вычислений включают приложения, связанные с тестированием квантовых алгоритмов.
В частности, квантовые алгоритмы создаются на обычных компьютерах и тестируются на квантовых компьютерах, чтобы убедиться в их осуществимости. Поскольку технология, связанная с квантовыми вычислениями, является дорогостоящей и имеет высокие входные барьеры, облачные квантовые вычисления позволяют предприятиям и исследователям использовать эту технологию для изучения различных приложений квантовых вычислений.
Квантовые вычисления все еще находятся на ранних стадиях разработки и внедрения, поэтому уровень их внедрения остается низким. Однако предоставление этой технологии через распределенные облачные вычисления меняет правила игры и открывает двери для многих потенциальных приложений в будущем.
6.
Как выглядит будущее облачных квантовых вычислений?
Эксперты прогнозируют, что внедрение облачных квантовых вычислений может быть более сложной задачей, чем искусственный интеллект, бум которого произошел за последнее десятилетие.
Эта проблема частично связана со сложными техническими требованиями к квантовым компьютерам. Поскольку квантовые аппаратные системы требуют чрезвычайно холодных условий эксплуатации, провайдерам облачных вычислений придется создавать специальные помещения для квантовых компьютеров. Существующие сегодня дата-центры плохо оборудованы для этой цели.
Кроме того, квантовые вычисления и связанное с ними программное обеспечение все еще находятся на ранних стадиях разработки и внедрения, поэтому отрасль в целом все еще считается зарождающейся. Программистам также необходимо будет освоить новые арифметические и логические навыки, поскольку типичные методы цифрового программирования сильно отличаются от тех, которые необходимы для квантовых вычислений.
Тем не менее, эксперты с оптимизмом смотрят на потенциал облачных квантовых вычислений и полагают, что они могут принести огромную пользу различным отраслям, включая финансы, логистику, здравоохранение и технологии.
По мере развития технологии по-прежнему весьма вероятно, что облачные квантовые вычисления станут широко доступными в ближайшем будущем, что позволит предприятиям использовать эту мощную технологию проще и экономически выгоднее.
Облачные компании, скорее всего, станут первой группой поставщиков суб-как-услуг, поскольку эта услуга просто расширит существующие предложения. При эффективном развертывании и маркетинге квантовые облачные вычисления могут стать такими же повсеместными, как и реализации искусственного интеллекта и машинного обучения.