Kuantum Teknolojisinin İnanılmaz 10 Etkisi

Bilimsel topluluk içindeki fikir birliği, ilk tamamen işlevsel kuantum bilgisayarının yaklaşık on yıl içinde hazır olacağı ve o kadar önemli bir olayın birçok uzmanın Y2Q: “kuantum yapmak” için geri sayım talep ettiği bir olay olarak hazır olacağı yönündedir.

En azından kuantum mekaniğinin temel fikirlerine aşina olan birçok insan, alanı, en deneyimli kuantum fizikçilerinin bile şaşırtıcı bulduğu genel bir “tuhaflık” ile tanımlar. Akıl, duvarlardan geçen, zaman yolculuğu ve en kökleşmiş hakikat ve gerçeklik algılarımızı yok etmekle tehdit eden genel belirsizlik vizyonlarıyla övünüyor. Standart ölçümler anlamsız hale gelir.

Kuantum teknolojisinin muazzam potansiyel gücü göz önüne alındığında, gelecekte bu teknolojiye sahip olanların siyaset, finans, güvenlik ve benzeri alanlarda olmayanlara göre büyük bir avantaja sahip olacağı söylenmeden devam etmeli. Amazon, Microsoft ve Intel gibi şirketler endişeli bir şekilde “kuantum güvenli şifreleme” uygulamasına bakıyorlar, çünkü bu şirketler (ulusal hükümetlerden bahsetmiyorum) kuantum gücünü kullanan bilgisayar korsanlarının firmalarının çöküşünü heceleyebileceğinden endişe duyuyorlar. Ve kuantum hesaplamanın yakında burada kalacağı kesin olarak kesin olarak söyleyebildiğimiz için, bunun gelecek için tam olarak ne anlama geldiğini ve kuantum teknolojisinin ne gibi inanılmaz yeni (ve bazen korkutucu) olanakların getireceğini anlamaya değer. İşte kuantum teknolojisinin on inanılmaz etkisi.

10. Hesaplamalı Olarak Üstel Bir Artış

birincisi, (çok) kısa bir giriş: Bunu okuduğunuz bilgisayar, şu anda dünyadaki neredeyse her bilgisayarın kullandığı aynı temel teknoloji ile çalışır. Verilerin bit olarak kodlandığı (genellikle 0s veya 1s olarak adlandırılan), iki sonlu durumdan yalnızca birinde (açık veya kapalı) bulunabilen, sonlu, ikili bir dünyadır. Kuantum hesaplama ise, pratik olarak sınırsız sayıda eyalette eşzamanlı olarak var olabilen “qubits” kullanır. (Genel olarak konuşursak, n litre aynı anda 2^n farklı durumda olabilir.)

Eğer “normal” bir bilgisayar otuz 0 ve 1 saniyelik bir sekansla beslenirse, bu sekansın kabaca bir milyar olası değeri vardır ve düzenli bit kullanan bir bilgisayarın her kombinasyondan ayrı ayrı geçmesi gerekir, bu da çok fazla zaman ve bellek gerektirir. Öte yandan, kuantum bir bilgisayar, bir defada bir milyar diziyi “görebiliyordu”, hesaplama zamanını ve çabasını büyük ölçüde azalttı.

Aslında, kuantum bilgisayarları, bugünün en iyi süper bilgisayarlarını binlerce yıl alabilecek hesaplamaları birkaç saniye içinde tamamlayabilecektir.

9. Yeni ve Daha Etkili İlaçların Bulunması

Moore Yasası tarafından öngörüldüğü gibi, hesaplama işlemindeki keskin artışlara kısmen DNA sıralaması geldi. Şimdi, kuantum hesaplama sayesinde tamamen yeni bir sağlık çağına girmek üzereyiz.

Piyasada şaşırtıcı derecede çok sayıda etkileyici ilaç bulunsa da, üretilebilme oranları ve belirli hastalıkların tedavisinde etkinlikleri şaşırtıcı şekilde sınırlıdır. Hız ve doğruluktaki son artışlarla bile, bu kazanımlar standart bilgisayarların sınırlamaları nedeniyle tamamen artmıştır.

İnsan vücudu kadar karmaşık bir organizmada, bir ilacın çevresine tepki vermesinin sayısız yolu vardır. Buna moleküler düzeyde genetik çeşitliliğin sınırsızlığı ve spesifik olmayan ilaç tedavileri için potansiyel sonuçlar milyarlarca dolara fırlıyor.

Sadece kuantum bilgisayarlar, ilaç etkileşimi ile ilgili olası her senaryoyu inceleme yeteneğine sahip olacak ve sadece en iyi ve hızlandırılmış DNA dizilimi ve daha titiz bir DNA kombinasyonu ile bireyin belirli bir ilaçla başarı şansını sunacak Protein katlanmasının anlaşılmasına yarar sağlayacak.

Özellikle protein katlanmasına ilişkin bu aynı yenilikler, kaçınılmaz olarak, genel olarak yaşamın nasıl işlediğinin daha iyi anlaşılmasına yol açacaktır; bu, daha sonra çok daha kesin tedavilere, daha iyi ilaçlara ve daha iyi sonuçlara yol açacaktır.

8. Sınırsız Güvenlik

Güvenlik Tıpta ileriye atılan büyük atılımları kolaylaştırmanın yanı sıra, kuantum teknolojisi de neredeyse kırılmaz siber güvenlik bariyerleri ve süper güvenli uzun mesafeli iletişim imkanı sunar.

Kuantum garipliği dünyasında, aralarında var olan ve herhangi bir tanımlayıcı sinyalleme olmaksızın, aralarında var olan ortamdan bağımsız olarak, iki veya daha fazla parçanın gizemli bir şekilde bağlandığı “kuantum karışması” olarak bilinen bir fenomen vardır. Einstein’ın meşhur “uzak mesafedeki ürkütücü eylem” olarak adlandırdığı şey budur. Ve bu iki parçacığın iletişim kurduğu somut bir ortam olmadığından, karışmış parçacıklar kullanılarak kodlanan sinyallerin araya girmesi imkansız olacaktır. Bu teknoloji için ihtiyaç duyulan bilim hala az gelişmiş durumda. Bununla birlikte, bu tür bir iletişim özel ve ulusal güvenlik üzerinde büyük bir etkiye sahip olacaktır.

Büyük ölçüde artan bilgi işlem hızı aynı zamanda artan siber güvenliğe de yardım edecektir, çünkü kuantum bilgisayarların üssel olarak daha yüksek işlem gücü kuantum şifreleme yoluyla en karmaşık hack yöntemlerine bile dayanmalarını sağlayacaktır. Ulster Üniversitesi’nde bir siber güvenlik araştırmacısı olan Kevin Curran, “kuantum hesaplama kesinlikle makine öğrenimi, cloud bilişimi, veri analizini kullandığımız her yere uygulanacak” diyor. “Güvenlikten izinsiz giriş tespit etme anlamına gelir, verilerde kalıplar arar ve daha karmaşık paralel bilgisayar formları arar.” Kuantum bilgisayarlar, esasen milyarlarca adım ötedeki bilgisayar korsanlarının “hamlelerini” öngörebileceklerdi.

7. Sınırsız Hacking

Korsanlık Elbette, büyük bir güçle büyük sorumluluk almak ve şifrelemenin yeni yüksekliklere alınmasını sağlayacak olan aynı kuantum gücü, korsanların nispeten ilkel makineler tarafından uygulanan en ayrıntılı güvenlik önlemlerini zahmetsizce çözmelerini sağlayabilir.

Günümüzün en ayrıntılı şifreleme teknikleri, olağanüstü zor matematiksel problemlere dayanma eğilimindedir. Bu problemler çoğu ikili bilgisayarı caydırmak için yeterliyken, kuantum bir bilgisayar tarafından kolayca kırılırlardı. Bir kuantum bilgisayarın inanılmaz hıza sahip devasa veri setlerinde kalıp bulma yeteneği, bugünün bilgisayarlarının sadece bir “uygun” olana kadar opsiyonu deneyerek yapabilecekleri büyük sayıları (belki de bilgisayar korsanları için en büyük engel olarak kaldıran bir başarı) faktörlerini etkilemelerini sağlayacaktır. “Qubitler ve kuantum süperpozisyonu ile mümkün olan tüm seçenekler aynı anda test edilebilir.

Aslında, kabaca iki yıl sürdü ve aynı anda çalışan RSA-768 algoritmasının tek bir örneğinin kilidini açmak için aynı anda çalışıyordu (bu iki ana faktöre sahip ve yedi yüz altmış sekiz bit uzunluğunda bir anahtar gerektiriyor). Bir kuantum bilgisayar, aynı görevi bir saniyeden kısa bir sürede tamamlayabilecekti.

6. İnce ayarlı atom saati ve nesne algılama

Atomik saatler sadece günlük zaman tutmada yardımcı olmak için kullanılmaz. Bunlar, GPS sistemleri ve iletişim teknolojisi dahil, günümüz teknolojisinin temel bileşenleridir.

Birisi genellikle atomik saatlerin daha ince ayar gerektirdiğini düşünmez. En doğru atomik saatler, enerji seviyelerini değiştirdiklerinde elektronların yaydığı mikrodalgaların salınımlarını kullanarak çalışır.Saatlerde kullanılan atomlar daha uzun mikrodalga prob zamanları ve ardından daha fazla hassasiyet için neredeyse tamamen sıfıra soğutulur.

Bununla birlikte, modern kuantum teknolojisini daha yeni kullanan atom saatleri, yerçekimi, manyetik alanlar, elektrik alanları, kuvvet, hareket, sıcaklık ve diğer fenomenlerdeki eksi değişiklikleri algılayan ultra hassas nesne dedektörleri olarak kullanılabilecekleri kadar doğru olacaklardır. doğal olarak maddenin varlığında dalgalanır. Bu değişiklikler, zaman içindeki değişikliklerle yansıtılacaktır. (Boşluk, madde ve zamanın ayrılmaz bir şekilde birbirine bağlı olduğunu hatırlayın.)

Bu ince ayarlı algılama, okyanusun yüzeyinin altındaki denizaltıları takip eden yeraltı nesnelerinin tanımlanmasına ve kaldırılmasına yardımcı olacak ve hatta yazılımlar otomobiller ve diğer nesneler arasında daha iyi ayrım yapabildiğinden, navigasyon ve otomatik sürüşü çok daha doğru bir hale getirecektir.

İngiltere’nin savunma bakanlığındaki Savunma Bilimsel Danışma Konseyi’nin lideri David Delpy’nin dediği gibi “Yerçekimini kaldıramazsınız”.

5. Finansal Piyasalar

Birbirine bağlı finans dünyasında, hız çok önemlidir. Ve finans endüstrisinin (birçoğunun hesaplama hızı eksikliğinden kaynaklanan) karşılaştığı şaşırtıcı derecede çok sayıda sorun çözülemez olmaya devam etmektedir. 0’ları ve 1’leri kullanan en güçlü “normal” bilgisayar bile gelecekteki finansal ve ekonomik olayları kabaca tahmin edemez ve hızla değişen ve gelişen bir pazarda opsiyon fiyatlandırmasıyla ilgili oldukça karmaşık sorunları çözemez.

Örneğin, birçok stok seçeneği, yola bağlı olan karmaşık türevler gerektirir; bu, seçeneğin ödemesinin nihayetinde temel varlığın fiyatının yoluna göre belirlendiği anlamına gelir. Bir seçenek için olası her “yolu” haritalandırmayı ve öngörmeyi denemek, günümüz makineleri için çok zorlayıcıdır. Bununla birlikte, hızları ve çeviklikleri göz önüne alındığında, kuantum bilgisayarları teorik olarak yanlış fiyatlandırılmış bir hisse opsiyonu belirleyebilir ve piyasa herhangi bir şekilde değişmeden önce sahibinin kazancı için kullanabilir.

Bu tür bir güç elbette piyasada hasara yol açabilir ve bireysel bilgisayar kullanan ve işleten firmaların azınlığına ve bu tür bir teknolojiyi satın alamayacak olan firmaların pahasına ağır bir şekilde lehtar olabilir.

4. İnsan zihnini Eşlemek

Son birkaç on yılda sinirbilim ve biliş dünyasında gerçekleşen tüm şaşırtıcı ilerlemeler için, bilim adamları hala aklın nasıl çalıştığı hakkında şaşırtıcı derecede az şey biliyorlar. Bununla birlikte, bildiğimiz bir şey, insan beyninin bilinen evrendeki en karmaşık varlıklardan biri olduğu ve sunabileceği her şeyi gerçekten anlayabilmesi için yeni bir tür işlem gücü gerektirmesi.

İnsan beyni yaklaşık 86 milyar nörondan oluşuyor; bu sayede hızlı elektrik yükleri yükleyerek küçük bilgi parçaları ileten hücreler ortaya çıkıyor. Ve insan beyninin elektriksel temeli makul derecede iyi anlaşılmış olsa da, akıl gizem olarak kalır. Columbia Üniversitesi’nden nörobiyolog Prof Rafael Yuste, “meydan okuma”, “bu organın içine bağlanmış fiziksel bir substrattan, zihinsel dünyamıza, düşüncelerimize, hatıralarımıza, duygularımıza nasıl gideceğimizdir” diye söylüyor.

Beyin duyusal verileri çevirip ve girdilerin nispeten öngörülebilir çıktılara dönüşmesini sağladığından beri, beyin bilimciler, zihinleri anlama çabalarında, bir bilgisayarın analojisine büyük ölçüde güvendiler. Ve bir bilgisayarın çalışmalarını bir bilgisayardan daha iyi anlamanın yolu nedir?

Fare beyninin şeritlerini haritalayan bir sinir bilimci olan Dr. Ken Hayworth için, “bütün bir beynini görüntülemek bizim yaklaşık bir ila iki yılımızı alacaktır. Günümüzde sahip olduğumuz mevcut teknolojiyle bütün bir insan beynini haritalama fikri, kuantum hesaplamanın gücü olmadan, sadece imkansız.

3. Uzak Gezegenleri Keşfetmek

Kuantum hesaplamanın, çoğu zaman büyük veri setlerinin analizini gerektiren alan araştırması söz konusu olduğunda, çılgınca faydalı olacağı hiç şaşırtıcı değil. 20 millikelvin’e (mutlak sıfıra yakın) soğutulmuş kuantum işlemcileri kullanan NASA mühendisleri, milyarlarca veri parçasını içeren oldukça karmaşık optimizasyon sorunlarını çözmek için kuantum hesaplamayı kullanmayı planlıyor.

Örneğin, NASA bilim adamları, dakika, başka türlü görünmeyen başlangıçlar tarafından yayılan uzak ısı farkları ve hatta kara delikler tespit etmek için kuantum dalgalarındaki küçük dalgalanmalardan yararlanabilecekler.

NASA, ve hedefleri kuantum optimizasyonunu, özellikle uzaya robot göndermeye gelince her olası sonucu tahmin etmek için görev sırasında ne olacağına dair süper doğru bir tahmin oluşturmak ve ardından her biri için acil durum planları oluşturmak (yine, optimizasyon stratejilerini kullanarak) kullanmaktır.
Robot görevlerinin daha dikkatli ve kesin bir şekilde planlanması, robotik uzay görevlerinde en önemli sınırlayıcı faktörlerden biri olan daha verimli pil kullanımına yol açacaktır.

2. Genetik

İnsan Genom Projesinin 2003 yılında tamamlanması, tıpta yeni bir çağ başlattı. İnsan genomunun tam olarak anlaşılması sayesinde, karmaşık tedavileri özellikle bireyin özel ihtiyaçlarına göre uyarlayabiliriz.

İnsan DNA’sının karmaşıklıkları hakkında ne kadar şey bilmemize rağmen, DNA’nın kodladığı proteinler hakkında şaşırtıcı derecede az şey biliyoruz.

Teorik olarak genleri haritaladığımız gibi “proteinleri eşlememize” izin verecek kuantum hesaplamaya girin. Aslında kuantum hesaplama, yeni tıbbi araştırmalara ve ilaçlara öncülük etmek söz konusu olduğunda paha biçilmez olan atomik seviyede karmaşık moleküler etkileşimleri modellememize de izin verecektir. 20.000’den fazla proteini modelleyebilecek ve farklı ilaçların (henüz icat edilmemiş olan ilaçların bile) bir bolluğu ile etkileşimlerini nokta kesinliği ile simüle edebileceğiz. Bu etkileşimlerin analizi (yine kuantum hesaplama ve gelişmiş optimizasyon algoritmalarıyla desteklenir) muhtemelen bu şu anda tedavi edilemeyen hastalıklar için yeni tedavilere yol açacaktır.

Kuantum hesaplama hızı, aynı zamanda kanser tespiti ve tedavisinin ön saflarında kullanılmakta olan, sadece birkaç nanometre uzunluğundaki “kuantum noktalarının” küçük yarı iletken nanokristallerin kullanımına ve analizine yardımcı olacaktır.
Ek olarak, kuantum bilgisayarları, DNA’nın şu anda tamamen rastgele olduğuna inanılan mutasyonların gerçekte kuantum dalgalanmalarından kaynaklanıp kaynaklanmadığını belirleyebilir.

1. Malzeme Bilimi ve Mühendisliği

Kuantum hesaplamanın, malzeme düzeyinde yeni keşifler için en uygun olduğu için, kuantum hesaplamanın malzeme bilimi ve mühendisliği için muazzam etkileri olduğunu söylemeye gerek yok.

Kuantum hesaplamanın gücü, moleküllerin yeni malzemeler oluşturmak için nasıl bir araya geldiğini ve kristalleştiğini belirleyecek olan karmaşıklaşan modellerin kullanılmasına izin verecektir. Yeni malzemelerin oluşturulmasına yol açan bu keşifler daha sonra enerji, kirlilik kontrolü ve ilaç alemlerine etkileri olan yeni yapıların oluşturulmasına yol açacaktır.

“Bir mühendis bir baraj veya uçak inşa ettiğinde, yapı ilk olarak bilgisayarlar kullanılarak tasarlanır. Bu, çoğu zaman sezgisel olmayan şekillerde bir araya gelen moleküllerin veya atomların boyut ölçeğinde son derece zordur ”diye açıklıyor Southampton Üniversitesi’nde Kimyasal Modelleme Profesörü Graeme Day. “Atom ölçeğinde sıfırdan tasarım yapmak zordur ve yeni malzemelerin keşfedilmesindeki başarısızlık oranı yüksektir. Yeni malzemeler keşfetmeye çalışan kimyagerler ve fizikçiler olarak, genellikle güvenilir haritaları olmayan araştırmacılar gibi hissediyoruz. ”

Kuantum hesaplama, bilim insanlarının atomik etkileşimleri inanılmaz bir hassasiyetle simüle etmelerini ve analiz etmelerini sağlayarak, kaçınılmaz olarak ortaya çıkan deneme yanılma olmadan tamamen yeni ve daha verimli materyallerin oluşturulmasına yol açacak olan daha güvenilir bir harita sağlayacaktır. daha büyük ölçekte yeni malzemeler inşa etmeye çalışmak. Bu, daha iyi süper iletkenler, daha güçlü mıknatıslar, daha iyi enerji kaynakları ve daha fazlasını bulup yaratacağımız anlamına gelir.

Kaynakça:

10 Incredible Implications Of Quantum Technology

Yazar: Semra Uğur

  • Facebook
  • Twitter
  • Linkedin
  • Pinterest

Yorum Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This div height required for enabling the sticky sidebar
Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views :