Сучасні комп’ютери, попри їхню вражаючу швидкодію, мають свої обмеження. Зокрема, вони базуються на класичних бітових операціях, що працюють у двійковій системі (0 або 1). Натомість квантові комп’ютери використовують кубіти, які можуть одночасно перебувати у станах 0 і 1 завдяки явищу суперпозиції. Це дає їм змогу робити квантові обчислення, розв’язуючи певні задачі набагато швидше, ніж класичні машини. Але як це вплине на наш світ? Розглянемо найважливіші аспекти.
Квантові комп’ютери готові взяти світ штурмом, щойно вони будуть до цього готові. І хоча ця дата, здається, змінюється щотижня, факт залишається фактом: вона настане, і ці комп’ютери нового покоління, які зможуть виконувати роботу класичних машин у багато разів швидше, змінять певні аспекти нашого світу до невпізнання.
1. Революція в медицині
Квантові обчислення можуть значно прискорити розробку ліків. Завдяки квантовому моделюванню можна з високою точністю прогнозувати, як молекули взаємодіють одна з одною, що пришвидшить відкриття нових препаратів та зменшить витрати на дослідження. Також квантові алгоритми можуть допомогти у персоналізованій медицині, створюючи ефективніші методи лікування для окремих пацієнтів.
2. Криптографія та безпека даних
Квантові обчислення, ймовірно, матимуть найбільший безпосередній вплив на шифрування і все, що шифрується – а це майже всі дані. Справа в тому, що незалежно від того, наскільки хорошим є шифрування, в кінцевому підсумку, якщо у вас є достатньо часу, ви зможете розшифрувати його за допомогою методів грубої сили. Вони зводяться до того, що ви атакуєте шифр знову і знову, поки не розгадаєте код.
Оскільки квантові комп’ютери мають у багато разів більшу обчислювальну потужність, ніж навіть найсучасніші звичайні машини, ви можете значно прискорити цей процес. Це те, що ми детально обговорюємо в нашій статті про те, що шифрування не захистить ваші дані назавжди. Якщо звичайному суперкомп’ютеру знадобляться мільярди років, щоб зламати більшість комерційних шифрів, то квантовий комп’ютер може зробити це за лічені секунди.
Як тільки квантові комп’ютери з’являться в Інтернеті, це фактично означатиме кінець приватності, яку ми знаємо зараз, або, принаймні, захищеної нашими сучасними технологіями. Ваша історія повідомлень, ваші електронні листи, будь-які файли, які ви зберігаєте, стануть доступними для читання, як і будь-які записи про вас, що зберігаються іншими, наприклад, страховими компаніями або навіть урядом.
Квантові комп’ютери загрожують традиційним методам шифрування, які використовуються для захисту інформації. Багато сучасних криптографічних систем ґрунтуються на складності факторизації великих чисел – задача, яку квантові алгоритми, такі як алгоритм Шора, можуть розв’язати значно швидше. Це означає, що з’явиться потреба у квантостійкій криптографії, щоб захистити персональні дані, банківські транзакції та державні секрети.
Багато установ почали квантовий захист свого шифрування (процес, який передбачає додавання ще більш складної математики до і без того складних обчислень), але залишається питання, наскільки це буде ефективно. Однак навіть у найкращому випадку спосіб зберігання даних і наші уявлення про конфіденційність зміняться.
3. Оптимізація складних систем
Квантові алгоритми здатні знаходити оптимальні рішення для надскладних проблем, таких як логістика, фінанси та проєктування. Наприклад, авіакомпанії можуть використовувати квантові обчислення для оптимізації маршрутів польотів, зменшуючи витрати пального. Банківський сектор отримає переваги у швидкому аналізі ризиків і передбаченні фінансових криз.
4. Штучний інтелект і машинне навчання
Ще одна сфера, в якій більша обчислювальна потужність матиме величезне значення, – це штучний інтелект. Зараз великі мовні моделі, такі як ChatGPT, борються за обчислювальну потужність: стандартна LLM отримує пул інформації, а потім прочісує його, знаходячи потрібну інформацію, щоб відповісти на запит користувача.
Завдяки квантовим обчисленням цей процес надзвичайно прискорився б, що дозволило б LLM швидше встановлювати зв’язки, а також збільшило б їхню кількість. Хоча вона все ще буде обмежена розміром пулу даних, які має в своєму розпорядженні, те, що вона може з ними робити, значно розшириться, виводячи нас на незвідану територію.
Ще більше незвіданого можна знайти в іншій частині досліджень ШІ – розробці AGI – штучного загального інтелекту. Це комп’ютер, який може мислити на рівні людини, або навіть краще. Квантові комп’ютери настільки потужні, що це може стати чимось реально можливим і дозволити нам жити у фантастичному майбутньому вже в цьому столітті.
Штучний інтелект отримає новий імпульс до розвитку завдяки квантовим комп’ютерам. Вони зможуть обробляти величезні масиви даних набагато швидше, ніж класичні комп’ютери, що дозволить створювати складніші й ефективніші моделі машинного навчання. Це відкриє нові можливості у сфері автономних систем, розпізнавання образів та обробки природної мови.
5. Боротьба зі зміною клімату
Квантові обчислення також можуть допомогти нам вирішити ще одну серйозну проблему, а саме – дедалі гострішу кризу, пов’язану зі зміною клімату. Погодна система нашої планети є складною і непередбачуваною в найкращі часи, а всі наші моделі працюють лише частину часу, в кращому випадку. Навіть найменша зміна може мати зворотній ефект, який може зробити модель практично марною.
Зі змінами погодних умов, які ми спостерігали протягом останніх кількох років, ці і без того обмежені моделі були доведені до межі. Сучасні комп’ютери не в змозі врахувати надто багато даних, щоб створити якісні довгострокові прогнози – науковий журнал Eos більш детально описує цю проблему.
Квантові комп’ютери, однак, можуть впоратися з цим завданням. Використання більш сирих обчислень може дозволити нам не тільки краще зрозуміти, що відбувається зараз, але й знайти способи, за допомогою яких ми можемо сподіватися покращити ситуацію. Розумніше моделювання точно допоможе нам уникнути погіршення ситуації.
6. Дослідження Всесвіту
Квантові комп’ютери допоможуть фізикам глибше зрозуміти закони Всесвіту. Вони дозволять моделювати квантові явища, які неможливо точно обчислити класичними методами. Це може допомогти в розробці нових матеріалів, дослідженні чорних дір та розв’язанні фундаментальних проблем у фізиці.
Висновок
Хоча квантові обчислення ще перебувають на ранній стадії розвитку, їхній потенціал величезний. Вони можуть змінити медицину, фінанси, криптографію, науку та багато інших галузей. Однак, із цими можливостями приходять і виклики – зокрема, потреба у нових методах захисту даних та розвиток нової інфраструктури. Незважаючи на це, квантова революція вже розпочалася, і її наслідки ми побачимо у найближчі десятиліття. Зрештою, лише час покаже, яким буде вплив квантових обчислень.
