Išlaikyti Ameriką pirmoje kvantinio skaičiavimo srityje reiškia išvengti šių penkių didelių klaidų

Ponia Tech

Pastebėjusios, kaip Kinija aplenkia savo lyderio pozicijas dirbtinio intelekto srityje, JAV pasiryžusi išlaikyti aukščiausią vietą pasaulyje kvantinių technologijų srityje.

Du atskiri teisės aktai, paskelbti Kongrese, padidintų federalines išlaidas kvantiniams tyrimams ir paskatintų daugiau viešojo ir privačiojo sektorių partnerysčių šioje srityje. Didelis dėmesys teisės aktų pasiūlymuose skiriamas kvantinei kompiuterijai, kuri ilgainiui galėtų pagaminti mašinas, dėl kurių galingiausias šiandienos superkompiuteris atrodytų kaip abakas.

Skirtingai nuo įprastų mašinų, kurios apdoroja duomenis bitais, atitinkančiais bet kurį iš jų 0 arba vienas , kvantiniai kompiuteriai naudoja kvantinius bitus arba kubitus, kurie vienu metu gali rodyti abi reikšmes. Pridėjus kelis papildomus bitus prie klasikinio kompiuterio, jo galimybės šiek tiek skiriasi, o pridėjus kelis kubitus kvantinės mašinos skaičiavimo galia padidėja eksponentiškai.

Susijusi istorija

Susijusi istorija Sveiki, kvantinis pasaulis.

Sudėtinga technologija vis dar tik pradeda vystytis, tačiau sparčiai tobulėja (žr. Rimti kvantiniai kompiuteriai pagaliau čia. Ką su jais darysime? ). Ateityje kvantinės technologijos galėtų padėti mokslininkams kurti naujas medžiagas, sukurti naujas vaistų molekules ir pagaminti itin galingus jutiklius tokiems dalykams kaip naftos žvalgyba. Ši technologija taip pat turi didelių pasekmių nacionaliniam saugumui: kvantiniai kompiuteriai galėtų padėti nulaužti net pažangiausią šiandien naudojamą šifravimą ir sukurti naujus, praktiškai nepalaužiamus ryšio tinklus.

C hina skambina

Kitos šalys ir regionai jau paskelbė apie ambicingus planus finansuoti kvantinę veiklą. Europos Sąjunga pradėjo daugiametę iniciatyvą, paremtą maždaug 1,2 mlrd. USD investicijomis, o Kinija investuoja 10 mlrd. USD, kad sukurtų nacionalinę kvantinės informacijos mokslo laboratoriją Hefėjuje, kuri turėtų būti atidaryta 2020 m.

Federalinis kvantinių tyrimų finansavimas Amerikoje jau sudaro apie 200–250 mln. USD per metus. Dėl šios paramos ir didelių kompanijų, tokių kaip IBM ir Google, bei naujų įmonių, tokių kaip Rigetti Computing ir IonQ, pastangų Amerika pirmauja daugelyje kvantinių technologijų sričių, įskaitant pačius kompiuterius (žr. „Google“ mano, kad tai artima „kvantinei viršenybei“. Štai ką tai iš tikrųjų reiškia). Remiantis „Patinformatics“, kuri stebi patentų šeimas arba patentų grupes, apimančias konkrečius išradimus, Amerika turi 800 iš jų kvantinio skaičiavimo srityje – daugiau nei keturis kartus daugiau nei Kinijoje.

Tačiau Kinija sparčiai žengia į priekį, ypač kvantinio ryšio srityje: ji jau demonstravo kvantiniu būdu apsaugotą vaizdo skambutį tarp Pekino ir Vienos naudojant specialų palydovą. Kvantinės kriptografijos srityje ji sparčiai tobulėja: Patinformatikos duomenys rodo, kad 2014 m. Kinija aplenkė JAV pagal tokio tipo patentų šeimą. Tai nebūtinai reiškia, kad šalies technologijos yra geresnės, tačiau tai tikrai yra ženklas, kaip greitai vystosi jos kompetencija.

Chadas Rigetti, „Rigetti Computing“ generalinis direktorius, tvirtai remiantis pastangas sukurti JAV nacionalinį kvantinį planą, pažymi, kad dirbtinio intelekto srityje Kinija iš pradžių atkartojo daug tų pačių išvadų, kurias pasiekė JAV mokslininkai, o vėliau panaudojo patirtį kurdama dirbtinį intelektą. darbo jėgos, kuri dabar kuria daug novatoriškų idėjų. Rigetti mato, kad šalis sparčiai žengia į priekį ir jo srityje. Neabejoju, kad ta pati knygelė taikoma kvantinėje srityje, sako jis.

Kvantinis dvikovas

JAV politikai rengė teisės aktus, turėdami omenyje šią augančią konkurenciją. Įstatymo projektas, vadinamas Kvantinių kompiuterių tyrimų įstatymu, kurį neseniai pristatė demokratų senatorė iš Kalifornijos Kamala Harris, reikalauja, kad karinio jūrų laivyno ir armijos tyrimų vadovai sudarytų viešuosius ir privačius kvantinių projektų tyrimų konsorciumus. Jie galios iki 2024 m. ir gautų nenustatytą valstybės finansavimą.

Susijusi istorija

Susijusi istorija Kvantiniai kompiuteriai gali sulaužyti kriptografiją, kuria remiasi įprastos blokų grandinės. Dabar fizikai sako, kad būdas supainioti dabartį su praeitimi gali sužlugdyti tokio tipo atakas.

Kitą įstatymo projektą rengia Lamaras Smithas, Atstovų rūmų mokslo, kosmoso ir technologijų komiteto pirmininkas respublikonas. Nacionalinės kvantinės iniciatyvos akto projektas dar nepaskelbtas, tačiau Smithas paskelbė bendrus planus. pranešimas spaudai . Be kita ko, tai leistų JAV Energetikos departamentui sukurti daugybę tyrimų centrų, kuriuose fizikai, inžinieriai ir programinės įrangos ekspertai galėtų kartu dirbti su projektais. Ji taip pat įpareigotų Baltųjų rūmų Mokslo ir technologijų politikos biurą sukurti komisiją, kuri prižiūrėtų federalines pastangas.

Galiausiai šie įstatymų projektai ir visos kitos iniciatyvos turės būti sujungtos į JAV pagrindinį planą. Štai keletas klaidų, kurių politikos formuotojai turi vengti, jei nori, kad planas būtų sėkmingas:

• Pavesti kariuomenei vadovauti. Harriso įstatymo projektu siekiama, kad gynybos sekretorius būtų bendras kvantinės iniciatyvos vadovas, derinant su Baltųjų rūmų OSTP. Tai beveik neabejotinai lemtų pernelyg siaurą dėmesį tokioms sritims kaip kvantinė kriptografija ir komunikacija. Tai svarbu, tačiau kvantinės technologijos žada daug platesnę naudą, ir tai turėtų atspindėti nacionalinis planas. Nors karinės ir žvalgybos bendruomenės turėtų turėti daug indėlio, atsižvelgiant į jų ilgametę patirtį kvantinių technologijų srityje, jos neturėtų diktuoti bendros strategijos.

• Per daug griežtai nurodoma, kas yra finansuojama. Kvantinės technologijos keičiasi taip greitai, kad bet kokia nacionalinė iniciatyva turi būti lanksti: sričiai vystantis, ištekliai turės būti perkeliami į skirtingus projektus. Tiek Harriso, tiek Smitho planai greičiausiai paliks tam pakankamai erdvės, o tai teikia vilčių.

• Nepakankamai investuojama į darbo jėgos plėtrą. Amerikos kvantinės darbo jėgos didinimas turėtų būti pagrindinis prioritetas, nes šioje srityje labai trūksta talentų, o ne tik kvantinių mašinų kūrimui. Tikrai sunku pasamdyti kūrėjus, galinčius sudaryti programinę įrangą, kuri veiktų kvantinėse grandinėse, sako Christopheris Monroe, Merilendo universiteto profesorius ir IonQ įkūrėjas. Pasak Smitho pranešimo spaudai, jo įstatymo projektas leistų Nacionaliniam mokslo fondui kurti tyrimų centrus ir kursus, kurie padėtų plėtoti kvantinius talentus. Harriso įstatymo projekte švietimas visai neminimas.

• Per daug investuojama į viską, kas kvantinė. Grupė akademikų ir vadovų, įskaitant Rigetti ir Monroe, anksčiau šiais metais paskelbė dokumentą, kuriame per pradinį penkerių metų laikotarpį raginama skirti 800 mln. Tai beveik padvigubintų esamas metines federalines investicijas į šią sritį.
  
  Nei Harriso sąskaitoje, nei Smitho pranešime spaudai neminėtos konkrečios sumos. Tačiau Atstovų Rūmų komiteto padėjėjas teigia, kad dabartinis jo mąstymas apima 50 milijonų dolerių per metus NSF ir 125 milijonus dolerių per metus DoE centrams per penkerius metus, o tai sudarytų maždaug tiek, kiek rekomenduoja akademikai ir verslo lyderiai. Smitho planas numato papildomus 80 milijonų JAV dolerių per metus Nacionalinio standartų ir technologijų instituto darbui, susijusiam su kvantinių standartų nustatymu ir kitais klausimais, todėl bendros investicijos sieks beveik 1,3 milijardo JAV dolerių. Galbūt NIST darbas vertas visų tų papildomų pinigų, tačiau jo atvejis turėtų būti atidžiai išnagrinėtas.
  
  Kad ir kokie skaičiai galiausiai būtų pasirinkti, plano administratoriai turės užtikrinti, kad pinigai nebūtų per daug paskirstomi ir nebūtų subsidijuojami darbai, kuriuos privatus sektorius vis tiek būtų atlikęs.

• Supainioti Ameriką pirmiausia tik su Amerika. Amerika neturi kvantinės skaičiavimo patirties monopolio, todėl svarbu, kad bet koks planas skatintų tarptautinį bendradarbiavimą su kitais kompetencijos centrais, tokiais kaip Kanada, Australija ir Europa. Taip pat verta bendradarbiauti su Kinijos mokslininkais nejautriose srityse. Dabartinis Baltųjų rūmų gyventojas gali būti ne toks susidomėjęs Kinija ar Kanada (atsiprašau, pone Trudeau), bet tai neturėtų būti priežastis nutraukti bendradarbiavimą šioje gyvybiškai svarbioje srityje. Amerikai reikia nacionalinio kvantinio skaičiavimo plano, tačiau jai taip pat reikia pasaulinio mąstymo, kad jis iš tikrųjų veiktų.
<

paslėpti