Chúng ta đang sống trong thời đại công nghệ, nhưng vẫn còn nhiều điều nữa sẽ đến. Trong những năm gần đây, các tập đoàn lớn đã có những bước nhảy vọt nhỏ nhưng đáng kể về điện toán lượng tử, thứ dường như sẵn sàng biến đổi thế giới như chúng ta biết. Các ứng dụng tiềm năng được liệt kê dưới đây sẽ có tác động đến mọi thứ, từ khả năng di chuyển đến chăm sóc sức khỏe. Giống như các cá nhân có thể thấy một số ứng dụng ngày nay cho máy tính cổ điển và các công nghệ liên quan trong những năm 1950, chúng ta có thể ngạc nhiên trước các ứng dụng xuất hiện cho máy tính lượng tử. Trong blog này, bạn sẽ biết tất cả về điện toán lượng tử và cách thức hoạt động của nó cũng như cổ phiếu tốt nhất bạn có thể mua, bao gồm cả Google hoặc IBM.
Điện toán lượng tử là gì?
Điện toán lượng tử là một lĩnh vực đa ngành kết hợp khoa học máy tính, vật lý và toán học để giải quyết các vấn đề phức tạp nhanh hơn máy tính truyền thống. Điện toán lượng tử bao gồm cả nghiên cứu phần cứng và phát triển ứng dụng. Bằng cách sử dụng các hiệu ứng cơ học lượng tử như chồng chất và giao thoa lượng tử, máy tính lượng tử có thể giải quyết một số loại vấn đề nhanh hơn máy tính thông thường. Học máy (ML), tối ưu hóa và mô phỏng các hệ thống vật lý là một số ứng dụng mà máy tính lượng tử có thể mang lại sự cải thiện về tốc độ như vậy. Tối ưu hóa danh mục đầu tư trong lĩnh vực tài chính hoặc mô phỏng hệ thống hóa học có thể là các trường hợp sử dụng trong tương lai, giải quyết các vấn đề hiện không thể thực hiện được đối với ngay cả những siêu máy tính mạnh nhất trên thị trường.
Máy tính lượng tử hoạt động như thế nào?
Câu trả lời của một người khi được hỏi cách thức hoạt động của điện toán lượng tử là gì? Hãy để chúng tôi tiến hành kiểm tra kỹ lưỡng. Có một số điểm tương đồng giữa máy tính lượng tử và thông thường. Ví dụ, cả hai loại máy tính thường bao gồm chip, mạch và cổng logic. Các hoạt động của chúng được hướng dẫn bởi các thuật toán (về cơ bản là các lệnh tuần tự) và chúng mã hóa thông tin bằng mã nhị phân gồm các số XNUMX và XNUMX.
Các mục vật lý được sử dụng bởi cả hai loại máy tính để mã hóa những số XNUMX và XNUMX đó. Các thiết bị này đại diện cho các bit (chữ số nhị phân) ở hai trạng thái trong máy tính cổ điển—ví dụ: bật hoặc tắt dòng điện và nam châm hướng lên hoặc xuống. Máy tính lượng tử sử dụng các bit lượng tử hoặc qubit để xử lý dữ liệu theo những cách hoàn toàn khác biệt. Trong khi các bit cổ điển chỉ có thể biểu thị một hoặc không, một qubit có thể ở trạng thái chồng chất của một và không cho đến khi trạng thái của nó được đo.
Hơn nữa, các trạng thái của một số qubit có thể bị vướng víu, có nghĩa là chúng được liên kết cơ học lượng tử với nhau. Sự chồng chất và vướng víu cung cấp cho máy tính lượng tử những tính năng không có trong điện toán truyền thống. Qubit có thể được tạo ra bằng cách điều khiển các nguyên tử, nguyên tử tích điện được gọi là ion hoặc electron hoặc bằng kỹ thuật nano cái gọi là nguyên tử nhân tạo, chẳng hạn như mạch qubit siêu dẫn, sử dụng kỹ thuật in được gọi là in thạch bản.
Các nguyên tắc của điện toán lượng tử là gì?
Một máy tính lượng tử hoạt động trên cơ sở các nguyên tắc lượng tử. Sự chồng chất, vướng víu và mất kết hợp chỉ là một số từ cần phải nắm vững để nắm bắt hoàn toàn các nguyên tắc lượng tử. Hãy xem xét các nguyên tắc này chi tiết hơn dưới đây.
#1. chồng chất
Các trạng thái chồng chất tương tự như sóng trong vật lý cổ điển, bạn có thể kết hợp hai hoặc nhiều trạng thái lượng tử để tạo ra một trạng thái lượng tử hợp lệ khác. Ngoài ra, mọi trạng thái lượng tử có thể được biểu diễn dưới dạng tổng của hai hoặc nhiều trạng thái duy nhất khác nhau. Sự chồng chất qubit này mang lại cho các máy tính lượng tử tính song song nội tại của chúng, cho phép chúng thực hiện hàng triệu hoạt động cùng một lúc.
#2. vướng víu
Rối lượng tử xảy ra khi hai hệ thống được liên kết chặt chẽ đến mức kiến thức về một hệ thống cung cấp kiến thức ngay lập tức về hệ thống kia, bất kể chúng cách xa nhau như thế nào. Bộ xử lý lượng tử có thể suy ra thông tin về một hạt bằng cách đo một hạt khác. Ví dụ, họ có thể quyết định rằng nếu một qubit quay lên thì qubit kia sẽ luôn quay xuống và ngược lại. Do vướng víu lượng tử, các vấn đề khó khăn có thể được giải quyết nhanh hơn bằng máy tính lượng tử.
Khi bạn đo một trạng thái lượng tử, hàm sóng sẽ sụp đổ và bạn nhận được số không hoặc số một. Qubit hoạt động như một bit cổ điển trong điều kiện đã biết hoặc có thể dự đoán này. Sự vướng víu đề cập đến khả năng liên kết trạng thái của qubit với trạng thái của các qubit khác.
#3. mất kết hợp
Sự mất kết hợp là sự mất trạng thái lượng tử của qubit. Các ảnh hưởng môi trường, như bức xạ, có thể khiến trạng thái lượng tử của qubit sụp đổ. Việc thiết kế nhiều yếu tố tìm cách trì hoãn sự mất kết hợp của trạng thái, chẳng hạn như phát triển các cấu trúc đặc biệt che chở các qubit khỏi các trường bên ngoài, là một khó khăn kỹ thuật đáng kể trong việc xây dựng một máy tính lượng tử.
Các thành phần của máy tính lượng tử là gì?
Máy tính lượng tử, giống như máy tính truyền thống, có phần cứng và phần mềm.
#1. phần cứng lượng tử
Ba thành phần tạo nên phần cứng lượng tử.
- Mặt phẳng dữ liệu lượng tử: Mặt phẳng dữ liệu lượng tử là cốt lõi của máy tính lượng tử và chứa các qubit vật lý cũng như các cấu trúc cần thiết để giữ chúng ở đúng vị trí.
- Mặt phẳng điều khiển và đo lường: Tín hiệu kỹ thuật số được chuyển đổi thành tín hiệu điều khiển tương tự hoặc sóng bằng mặt phẳng điều khiển và đo lường. Các hoạt động trên qubit trong mặt phẳng dữ liệu lượng tử được thực hiện bởi các tín hiệu tương tự này.
- Điều khiển mặt phẳng bộ xử lý và bộ xử lý chủ: Thuật toán lượng tử hoặc chuỗi hoạt động được thực hiện bởi mặt phẳng bộ xử lý điều khiển. Bộ xử lý chủ giao tiếp với phần mềm lượng tử và gửi tín hiệu kỹ thuật số hoặc một chuỗi bit cổ điển đến mặt phẳng điều khiển và đo lường.
#2. phần mềm lượng tử
Phần mềm lượng tử sử dụng các mạch lượng tử để thực hiện các thuật toán lượng tử độc đáo. Mạch lượng tử là một quy trình tính toán xác định một tập hợp các hoạt động lượng tử logic sẽ được thực hiện trên các qubit cơ bản. Các thuật toán lượng tử có thể được mã hóa bằng nhiều công cụ và khuôn khổ phát triển phần mềm.
Các công ty sử dụng máy tính lượng tử như thế nào?
Điện toán lượng tử có tiềm năng biến đổi các doanh nghiệp. Dưới đây là một số ví dụ về các trường hợp sử dụng:
#1. máy học
Học máy (ML) là quá trình nghiên cứu lượng dữ liệu khổng lồ để hỗ trợ máy tính đưa ra dự đoán và phán đoán tốt hơn. Nghiên cứu điện toán lượng tử điều tra các ranh giới vật lý của quá trình xử lý thông tin và đang tạo ra nền tảng mới trong vật lý cơ bản. Nhiều lĩnh vực khoa học và công nghiệp được hưởng lợi từ nghiên cứu này, bao gồm hóa học, tối ưu hóa và mô hình hóa phân tử. Nó cũng đang được sử dụng nhiều hơn trong các dịch vụ tài chính để dự báo các biến động của thị trường và trong sản xuất để tối ưu hóa các quy trình.
# 2. Tối ưu hóa
Điện toán lượng tử có tiềm năng cải thiện nghiên cứu và phát triển, tối ưu hóa chuỗi cung ứng và sản xuất. Ví dụ: bằng cách tối ưu hóa các yếu tố như lập kế hoạch đường dẫn trong các quy trình phức tạp, bạn có thể sử dụng điện toán lượng tử để giảm chi phí liên quan đến quy trình sản xuất và cắt giảm thời gian chu kỳ. Một ứng dụng khác là tối ưu hóa lượng tử danh mục cho vay, cho phép người cho vay giải phóng tiền mặt, cắt giảm lãi suất và cải thiện dịch vụ của họ.
#3. mô phỏng
Nỗ lực tính toán cần thiết để bắt chước chính xác các hệ thống tăng theo cấp số nhân với sự phức tạp của các hợp chất và nguyên liệu làm thuốc. Ngay cả khi sử dụng các phương pháp gần đúng, các siêu máy tính hiện đại không có khả năng đạt được mức độ chính xác mà các mô phỏng này yêu cầu. Tính toán lượng tử có khả năng giải quyết một số vấn đề tính toán khó khăn nhất trong hóa học, cho phép các nhà khoa học thực hiện các mô phỏng hóa học khó chữa hiện nay. Ví dụ, Pasqal đã tạo ra phần mềm tính toán QUBEC của họ để thực hiện các mô phỏng hóa học. QUBEC tự động hóa các công việc nặng nhọc cần thiết để chạy các hoạt động tính toán lượng tử, chẳng hạn như cung cấp tự động tài nguyên máy tính, tính toán cổ điển trước và sau xử lý cũng như giảm thiểu lỗi.
Hạn chế của máy tính lượng tử
Điện toán lượng tử hứa hẹn to lớn cho sự phát triển và giải quyết vấn đề trên nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, nó hiện có những hạn chế.
- Sự gián đoạn nhỏ nhất trong môi trường qubit có thể tạo ra sự mất kết hợp hoặc phân rã.
- Điều này khiến các tính toán bị sập hoặc xảy ra lỗi. Như đã nêu trước đây, một máy tính lượng tử phải được bảo vệ khỏi mọi sự can thiệp từ bên ngoài trong khi tính toán.
- Việc sửa lỗi trong khâu tính toán chưa được hoàn thiện. Kết quả là, tính toán có thể không đáng tin cậy. Vì qubit không phải là bit dữ liệu kỹ thuật số nên chúng không thể hưởng lợi từ các quy trình sửa lỗi truyền thống được máy tính truyền thống sử dụng.
- Dữ liệu bị hỏng có thể xảy ra khi truy xuất kết quả tính toán. Các phát triển như thuật toán tìm kiếm cơ sở dữ liệu cụ thể đảm bảo hành động đo lường khiến trạng thái lượng tử chuyển thành lời hứa giữ phản hồi chính xác.
Bảo mật và mật mã lượng tử vẫn đang ở giai đoạn đầu. - Một lượng ít qubit ngăn cản máy tính lượng tử phát huy hết tiềm năng của chúng. Hơn 128 vẫn chưa được sản xuất bởi các nhà nghiên cứu.
Cổ phiếu máy tính lượng tử cần chú ý vào năm 2023
Chúng tôi sẽ đề cập đến các cổ phiếu điện toán lượng tử để đầu tư, cũng như cổ phiếu điện toán lượng tử “tốt nhất” nên mua trong phần này. Chúng như sau:
#1. Cổ phiếu máy tính lượng tử của Google
Chúng tôi chỉ đơn giản là không thể gọi Google (GOOG) Alphabet cho dù chúng tôi có cố gắng thế nào đi chăng nữa. Tin tức quan trọng gần đây từ cổ phiếu máy tính lượng tử của Google là tuyên bố của họ đã tạo ra một tinh thể lượng tử. Bất chấp những nỗ lực tốt nhất của chúng tôi, chúng tôi không thể tìm thấy một bài báo nào mô tả đầy đủ kỳ tích này. Google đang đầu tư hàng tỷ đô la để hoàn thiện máy tính lượng tử của mình vào năm 2029. Để giúp đạt được mục tiêu này, công ty đã thành lập khuôn viên Google AI ở California. Sau khi được thành lập, kho điện toán lượng tử của Google có thể khởi chạy dịch vụ điện toán lượng tử dựa trên đám mây. Vì vậy, hãy để mắt đến không gian này.
#2. Cổ phiếu máy tính lượng tử Honeywell
Honeywell (HON) đã hợp tác chặt chẽ với một công ty tư nhân, Cambridge Quantum Computing, và vừa công bố sự ra đời của một công ty mới. Ngoài ra, Honeywell Quantum Solutions (HQS) và Cambridge Quantum (CQ) sẽ hợp nhất để thành lập một công ty mới (chưa được đặt tên), trong đó Honeywell sẽ đầu tư từ 270 đến 300 triệu USD vào đó. Honeywell sẽ là cổ đông lớn nhất trong công ty mới, với các cổ đông CQ sở hữu hơn 45%.
#3. Cổ phiếu máy tính lượng tử IBM
Cổ phiếu Máy tính Lượng tử IBM (IBM) vẫn đang phục hồi sau tình trạng nôn nao do quá nhiều Rometty Kool-Aid, nhưng Giám đốc điều hành mới của họ đã có máy tính lượng tử trên radar của mình. Ngoài ra, Cổ phiếu Điện toán Lượng tử của IBM nhằm mục đích hỗ trợ các doanh nghiệp và xã hội gặt hái những lợi ích của điện toán lượng tử và đã đặt mục tiêu xây dựng hơn 1,000 bộ xử lý qubit vào năm 2023.
#4. Cổ phiếu máy tính lượng tử của Microsoft
Cổ phiếu Microsoft (MSFT) là gã khổng lồ công nghệ trị giá 2 nghìn tỷ đô la, hoạt động trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm cả điện toán lượng tử. Nền tảng Azure Quantum của Microsoft cung cấp cho các doanh nghiệp quyền truy cập vào công nghệ lượng tử.
# 5. Khác
Các công ty dịch vụ tài chính như JPMorgan Chase và Visa quan tâm đến điện toán lượng tử và công nghệ liên quan.
Máy tính lượng tử so với máy tính cổ điển
So với máy tính thông thường, máy tính lượng tử có cấu trúc cơ bản hơn. Họ thiếu bộ nhớ và bộ xử lý. Một máy tính lượng tử không gì khác hơn là một tập hợp các qubit siêu dẫn. Thông tin được xử lý khác nhau bởi máy tính lượng tử và thông thường.
Qubit được sử dụng trong máy tính lượng tử để tiến hành các thuật toán lượng tử đa chiều. Khi các qubit được thêm vào, khả năng xử lý của chúng tăng theo cấp số nhân. Một bộ xử lý truyền thống sử dụng các bit để thực thi nhiều chương trình. Khi các bit bổ sung được thêm vào, sức mạnh của chúng tăng tuyến tính. Máy tính truyền thống có sức mạnh tính toán ít hơn đáng kể. Máy tính cổ điển lý tưởng cho công việc bình thường vì chúng không có lỗi. Máy tính lượng tử phù hợp nhất cho các nhiệm vụ cấp cao hơn.
Máy tính cổ điển không yêu cầu bất kỳ bảo trì cụ thể nào. Để tránh quá nóng, họ có thể sử dụng một quạt bên trong đơn giản. Bộ xử lý lượng tử phải được cách ly khỏi những rung động dù là nhỏ nhất và được giữ ở mức cực kỳ mát mẻ.
Làm thế nào bạn có thể bắt đầu với máy tính lượng tử?
Nếu muốn thử nghiệm với điện toán lượng tử, bạn có thể bắt đầu với trình giả lập phần cứng lượng tử trên hệ thống cục bộ của mình. Trình giả lập là những phần mềm mô phỏng các hiện tượng lượng tử trên một máy tính thông thường. Ngoài ra, chúng có thể dự đoán được và cho phép quan sát các trạng thái lượng tử. Chúng có thể được sử dụng để kiểm tra các thuật toán trước khi đầu tư thời gian vào phần cứng lượng tử. Tuy nhiên, chúng không thể tái tạo hành vi lượng tử thực sự.
Máy tính lượng tử thực sự làm gì?
Điện toán lượng tử sử dụng lý thuyết lượng tử để giải các bài toán và chạy các mô hình lượng tử. Nó được sử dụng để mô hình hóa các hệ thống lượng tử như quang hợp, siêu dẫn và sự hình thành phân tử phức tạp.
Máy tính lượng tử có tồn tại bây giờ không?
Những tiện ích siêu mạnh này là một công nghệ sắp được tranh luận sôi nổi, tận dụng các tính năng của vật lý lượng tử. Vào tháng 433 năm ngoái, IBM đã công bố Osprey, bộ xử lý 2021 qubit mới mạnh hơn gấp ba lần so với người tiền nhiệm của nó, chỉ được chế tạo vào năm XNUMX.
Máy tính lượng tử thực tế như thế nào?
Điện toán lượng tử là có thật, chắc chắn là vậy, nhưng nó có thể không phải là tất cả những gì nó bị bẻ khóa. Vẫn còn nhiều giới hạn, nhưng khi các công nghệ mới để cải thiện điện toán lượng tử xuất hiện, các ứng dụng của nó trong các ngành cũng vậy.
Máy tính lượng tử có thể giải quyết những vấn đề gì?
Các vấn đề phức tạp hiện phải mất nhiều năm để giải quyết trên siêu máy tính mạnh nhất có thể được giải quyết trong vài giây. Các máy tính lượng tử trong tương lai có thể mở ra những chân trời không thể tưởng tượng trước đây trong toán học và khoa học, hỗ trợ giải quyết các mối quan tâm hiện hữu như biến đổi khí hậu và an ninh lương thực.
Chúng ta cách máy tính lượng tử bao xa?
Ở dạng hạn chế, điện toán lượng tử đã có sẵn. Tuy nhiên, có thể nó sẽ trở thành xu hướng chủ đạo trong vòng 1970 đến 1980 năm tới, tương tự như cách máy tính truyền thống lan rộng từ phòng thí nghiệm và các doanh nghiệp lớn sang các doanh nghiệp thuộc mọi quy mô, cũng như các hộ gia đình trong những năm XNUMX và XNUMX.
The Bottom Line
Điện toán lượng tử không giống như điện toán truyền thống. Nó sử dụng các qubit, có thể là cả 1 và 0. Các bit trong máy tính truyền thống chỉ có thể là 1 hoặc 0. Do đó, điện toán lượng tử đã trở nên nhanh hơn và mạnh hơn đáng kể. Nó dự kiến sẽ được sử dụng để giải quyết một loạt các nhiệm vụ cực kỳ phức tạp và có giá trị. Mặc dù nó có những hạn chế vào lúc này, nhưng nó được thiết lập để đưa vào hoạt động bởi nhiều công ty có năng lực cao trong nhiều ngành công nghiệp.
Bài viết liên quan
- LÝ THUYẾT QUẢN LÝ: Các loại lý thuyết quản lý khác nhau tại nơi làm việc
- CÁC LÝ THUYẾT QUẢN LÝ: Khái niệm & Lý thuyết quản lý quan trọng nhất tại nơi làm việc
- MÁY TÍNH ĐÁM MÂY: Định nghĩa, Các loại, Ưu điểm, Nhược điểm & PDF (Hướng dẫn chi tiết năm 2023)
- KỸ SƯ ĐÁM MÂY: Định nghĩa, Nhiệm vụ, Công việc, Mức lương & Cách trở thành một
- Thời điểm mua vé máy bay 2023: Hướng dẫn dễ dàng nhất
dự án
