16:02 2022-01-25
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cât de mare trebuie să fie computerul tău cuantic?
_ Cât de mare trebuie să fie computerul dvs. cuantic?
Se așteaptă ca computerele cuantice să fie perturbatoare și să aibă un impact potențial pe multe sectoare industriale. Așa că cercetătorii din Regatul Unit și Țările de Jos au decis să exploreze două probleme cuantice foarte diferite: ruperea criptării Bitcoin (o monedă digitală) și simularea moleculei responsabile de fixarea biologică a azotului.
În AVS Quantum Science, cercetătorii descriu un instrument pe care l-au creat pentru a determina cât de mare trebuie să fie un computer cuantic pentru a rezolva probleme ca acestea și cât timp va dura.
„Majoritatea lucrărilor existente în acest domeniu se concentrează pe un anumit hardware. platformă, dispozitive supraconductoare, precum cele pentru care lucrează IBM și Google”, a spus Mark Webber, de la Universitatea Sussex. „Diferitele platforme hardware vor varia foarte mult în funcție de specificațiile hardware cheie, cum ar fi rata operațiunilor și calitatea controlului asupra qubiților (biți cuantici).”
Multe dintre cele mai promițătoare cazuri de utilizare a avantajelor cuantice vor necesita un computer cuantic corectat de erori. Corectarea erorilor permite rularea unor algoritmi mai lungi prin compensarea erorilor inerente din interiorul computerului cuantic, dar are prețul mai multor qubiți fizici.
Retragerea azotului din aer pentru a produce amoniac pentru îngrășăminte este extrem de consumatoare de energie. , iar îmbunătățirile aduse procesului ar putea avea un impact atât asupra deficitului alimentar mondial, cât și asupra crizei climatice. Simularea moleculelor relevante depășește în prezent abilitățile chiar și ale celor mai rapide supercomputere din lume, dar ar trebui să fie la îndemâna calculatoarelor cuantice de ultimă generație.
„Instrumentul nostru automatizează calcularea costului general de corecție a erorilor ca funcție. specificațiile hardware cheie”, a spus Webber. „Pentru a face algoritmul cuantic să ruleze mai rapid, putem efectua mai multe operațiuni în paralel adăugând mai mulți qubiți fizici. Introducem qubiți suplimentari după cum este necesar pentru a ajunge la timpul de rulare dorit, care depinde în mod critic de rata operațiunilor la nivel de hardware fizic.”
Majoritatea platformelor hardware de calcul cuantic sunt limitate, deoarece numai qubiții unul lângă celălalt pot interacționa direct. În alte platforme, cum ar fi unele modele de ioni prinși, qubiții nu sunt în poziții fixe și pot fi mișcați fizic, ceea ce înseamnă că fiecare qubit poate interacționa direct cu un set larg de alți qubiți.
„Am explorat. cum să profitați cel mai bine de această abilitate de a conecta qubiți îndepărtați, cu scopul de a rezolva probleme în mai puțin timp cu mai puțini qubiți", a spus Webber. „Trebuie să continuăm să adaptăm strategiile de corectare a erorilor pentru a exploata punctele forte ale hardware-ului de bază, ceea ce ne poate permite să rezolvăm probleme de mare impact cu un computer cuantic de dimensiuni mai mici decât se presupunea anterior.”
Calculatoarele cuantice sunt exponențial mai puternice la distrugerea multor tehnici de criptare decât computerele clasice. Lumea folosește criptarea RSA pentru majoritatea comunicațiilor sale securizate. Criptarea RSA și cea pe care o folosește Bitcoin (algoritmul de semnătură digitală cu curbă eliptică) vor fi într-o zi vulnerabile la un atac de calcul cuantic, dar astăzi, chiar și cel mai mare supercomputer nu ar putea reprezenta niciodată o amenințare serioasă.
Cercetătorii au estimat că dimensiunea pe care trebuie să o aibă un computer cuantic pentru a rupe criptarea rețelei Bitcoin în intervalul mic de timp în care ar reprezenta de fapt o amenințare pentru a face acest lucru – între anunțul său și integrarea în blockchain. Cu cât taxa plătită pentru tranzacție este mai mare, cu atât această fereastră va fi mai scurtă, dar probabil variază de la minute la ore.
„Calculatoarele cuantice de ultimă generație au astăzi doar 50-100 de qubiți”, a spus Webber. „Cerința noastră estimată de 30 [milioane] până la 300 de milioane de qubiți fizici sugerează că Bitcoin ar trebui să fie considerat protejat de un atac cuantic deocamdată, dar dispozitivele de această dimensiune sunt în general considerate realizabile, iar progresele viitoare pot reduce cerințele și mai mult.
„Rețeaua Bitcoin ar putea efectua un „hard-furk” pe o tehnică de criptare cuantică sigură, dar acest lucru poate duce la probleme de scalare a rețelei din cauza unei cerințe crescute de memorie.”
Cercetătorii subliniază rata de îmbunătățire atât a algoritmilor cuantici, cât și a protocoalelor de corectare a erorilor.
„Cu patru ani în urmă, am estimat că un dispozitiv cu ioni prinși ar avea nevoie de un miliard de qubiți fizici pentru a rupe criptarea RSA, necesitând un dispozitiv cu o suprafață de 100 pe 100 de metri pătrați", a spus Webber. "Acum, cu îmbunătățiri la nivel general, acest lucru ar putea înregistra o reducere dramatică la o suprafață de doar 2,5 pe 2,5 metri pătrați."
O mare -calculatorul cuantic corectat de erori la scară ar trebui să fie capabil să rezolve probleme importante clasice computerele nu pot.
„Simularea moleculelor are aplicații pentru eficiența energetică, baterii, catalizatori îmbunătățiți, materiale noi și dezvoltarea de noi medicamente”, a spus Webber. „Există mai multe aplicații la nivel general, inclusiv pentru finanțe, analiză de date mari, flux de fluid pentru proiectarea avioanelor și optimizări logistice.”
Comentarii:
Adauga Comentariu