10 ứng dụng tương lai của máy tính lượng tử mà bạn không ngờ tới

Tác giả:

Điện toán lượng tử là một xu hướng chính trong khoa học máy tính. Nó xảy ra khi nghĩ rằng tất cả bắt đầu từ việc quan sát các tính chất kỳ lạ của ánh sáng. Đã có một số người tiên phong trong điện toán lượng tử, người chính là Richard Feynman, ông giải thích rằng máy tính lượng tử là khả thi và chúng là tương lai của điện toán.

Máy tính lượng tử đã tồn tại từ rất lâu trước đây. Việc tính toán lượng tử đầu tiên được thực hiện vào năm 1997, sử dụng NMR trên các phân tử chloroform.  Ngày nay, chúng ta đã cố gắng sử dụng từ lượng tử về bất cứ thứ gì. Thậm chí sau đó, vẫn còn một vài ứng dụng khác trong danh sách vô tận các công nghệ lượng tử mà thực sự rất khó để biết hết.

10. Cải thiện điều trị ung thư

Ung thư là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong trên toàn thế giới. Trên thực tế, theo một khảo sát gần đây của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), chỉ riêng ung thư đường hô hấp đã cướp đi 1,7 triệu mạng sống trong năm 2016. Tuy nhiên, nếu ung thư được phát hiện ở giai đoạn đầu, cơ hội phục hồi thông qua điều trị sẽ cao hơn nhiều. Có nhiều cách điều trị ung thư. Một là loại bỏ nó bằng phẫu thuật; khác là thông qua xạ trị.

Tối ưu hóa chùm tia là rất quan trọng trong xạ trị, vì điều quan trọng là phải đảm bảo rằng bức xạ làm tổn hại càng ít tế bào và mô khỏe mạnh gần khu vực ung thư càng tốt. Đã có nhiều phương pháp tối ưu hóa cho xạ trị trong quá khứ sử dụng máy tính cổ điển. Vào năm 2015, các nhà nghiên cứu tại Viện Ung thư Roswell Park đã đưa ra một kỹ thuật mới sử dụng máy tính ủ lượng tử, giống như máy tính do D-Wave sản xuất, để tối ưu hóa xạ trị theo cách nhanh hơn ba đến bốn lần so với máy tính thông thường 

9. Lưu lượng giao thông tốt hơn

Nhiều người trong chúng ta quen với việc thức dậy sớm và lên đường đi làm, chỉ để thấy tắc đường đang chờ trên đường. Và sau đó là cảm giác kinh hoàng rằng bạn sẽ bị trễ việc. Google đã cố gắng khắc phục sự cố này bằng cách giám sát lưu lượng truy cập và đề xuất các tuyến đường thay thế cho người dùng. Tuy nhiên, Volkswagen đang đưa nó đến một cấp độ khác với nghiên cứu của họ.

Trong một thử nghiệm năm 2017, Volkswagen đã cố gắng giải quyết vấn đề giao thông, không phải thông qua giám sát mà là bằng cách tối ưu hóa chính lưu lượng giao thông. Họ đã sử dụng kỹ thuật Tối ưu hóa nhị phân bậc hai (QUBO) với các máy tính lượng tử để tìm ra tuyến đường tối ưu cho một số lượng xe được chọn và các tuyến đường có thể được xem xét. 

Cho đến nay, họ đã thử nghiệm điều này với 10.000 xe taxi ở Bắc Kinh để cho thấy phương pháp của họ có thể tối ưu hóa lưu lượng giao thông nhanh hơn đáng kể so với một máy tính cổ điển. Tuy nhiên, nhiều người hoài nghi về tuyên bố của Volkswagen, vì họ đã sử dụng máy tính ủ lượng tử D-Wave để xử lý. Nhiều nhà khoa học tuyên bố rằng các nhà chế tạo lượng tử D-Wave sản xuất không cung cấp một sự tăng trưởng đáng kể như tuyên bố của Volkswagen.

8. Vùng phủ sóng dữ liệu di động tốt hơn

Tất cả chúng ta đều ở một nơi mà việc tiếp nhận dữ liệu di động quá tệ và chúng ta chỉ sử dụng điểm truy cập WiFi chậm trong quán cà phê gần đó. Trong một ấn phẩm năm 2017, họ cho rằng vùng phủ sóng vệ tinh tối ưu là khá khó để tìm ra. Điều này là do có rất nhiều kết hợp căn chỉnh có thể, và thực sự rất khó để kiểm tra tất cả các kết hợp này với máy tính cổ điển.

Giải pháp? Họ đề nghị rằng sử dụng kỹ thuật QUBO, như đã đề cập trước đây, với sự trợ giúp của các máy tính ủ lượng tử D-Wave, có thể giúp tìm vị trí phủ sóng vệ tinh tối ưu cần thiết.  Điều này không có nghĩa là các vệ tinh sẽ có thể bao quát tất cả các điểm tiếp nhận xấu, nhưng khả năng có thể tìm thấy một vị trí có khả năng tiếp nhận tốt hơn có thể được tăng lên đáng kể.

7.Mô phỏng phân tử

Mô phỏng phân tử đã là một lĩnh vực quan trọng trong sinh học và hóa học, vì nó giúp chúng ta hiểu cấu trúc của các phân tử và cách chúng tương tác với nhau. Nhưng nó cũng giúp chúng ta khám phá các phân tử mới.

Mặc dù các máy tính cổ điển ngày nay có thể mô phỏng các động lực phân tử này, nhưng có một hạn chế về độ phức tạp của các phân tử trong một mô phỏng nhất định. Máy tính lượng tử có thể phá vỡ rào cản này một cách hiệu quả. Cho đến nay, chúng chỉ được sử dụng để mô phỏng các phân tử nhỏ, như beryllium hydride (BeH2) chẳng hạn. Có vẻ như không nhiều, nhưng thực tế rằng nó được mô phỏng bởi một con chip bảy bit cho thấy rằng nếu chúng ta có nhiều bit hơn, chúng ta có thể chạy các mô phỏng phân tử cực kỳ phức tạp.  Điều này là do sức mạnh xử lý của máy tính lượng tử tăng theo cấp số nhân khi số lượng bit tăng lên.

Các phần cứng khác như máy tính ủ lượng tử D-Wave, máy tính cũng đã được các nhà nghiên cứu sử dụng để đưa ra các phương pháp mô phỏng có thể tốt như vậy,

6. Phá vỡ các hệ thống mật mã hiện đang sử dụng khác với RSA

Một số người trong chúng ta có thể đã nghe nói về sự sợ hãi về việc máy tính lượng tử có thể phá vỡ các hệ thống mật mã như RSA hoặc DSA. Điều này dường như đúng với một số hệ thống mật mã, vì chúng dựa vào số nguyên tố để tạo khóa dựa trên các yếu tố chính. Một thuật toán, được gọi là thuật toán Shor, có thể được sử dụng bởi các máy tính lượng tử để tìm các yếu tố chính được sử dụng để tạo khóa và họ có thể làm điều đó hiệu quả hơn nhiều.

Nhưng những gì về các hệ thống mật mã khác không dựa vào số nguyên tố để tạo khóa? Có một thuật toán khác gọi là thuật toán Grover, có thể được sử dụng để tạo ra một khóa nhanh hơn máy tính cổ điển. Tuy nhiên, đây không phải là một sự tăng tốc lớn như thuật toán Shoror cung cấp, so với một máy tính cổ điển (tăng tốc với cấp số nhân). Điều này có nghĩa là chúng ta sẽ cần các máy tính lượng tử nhanh hơn đáng kể so với các máy tính hiện đang tồn tại để thậm chí cố gắng phá vỡ các hệ thống mật mã này.

Ngay cả với điều đó, có một số hệ thống mật mã sẽ không thể phá vỡ máy tính lượng tử. Các hệ thống mật mã này được phân loại trong lĩnh vực mật mã sau lượng tử., Nhìn chung, có vẻ như ít nhất đối với RSA, thường được sử dụng trong chữ ký số kỹ thuật số sẽ bị lỗi thời. 

5. Thêm AI giống người

Trí tuệ nhân tạo là một lĩnh vực cực kỳ thịnh hành trong khoa học máy tính. Các nhà khoa học đã cố gắng làm cho AI trở nên giống con người hơn thông qua các phương tiện học và mạng lưới thần kinh. Có vẻ đáng sợ, nhưng bây giờ thêm máy tính lượng tử vào, và nó được đưa lên một cấp độ hoàn toàn mới.

Các mạng thần kinh chạy trên các tập dữ liệu dựa trên ma trận và việc xử lý được thực hiện trong các mạng thần kinh được tính toán thông qua các phương tiện của đại số ma trận. Tuy nhiên, bản thân máy tính lượng tử hoạt động cơ bản trong một bản chất mà ma trận thường được sử dụng để xác định và xác định trạng thái lượng tử của các qubit.

Vì vậy, với bất kỳ quy trình tính toán nào được thực hiện trên mạng nơ ron sẽ tương tự như sử dụng các cổng lượng tử biến đổi trên các qubit. Do đó, máy tính lượng tử có vẻ như phù hợp hoàn hảo cho các mạng thần kinh được tích hợp trong AI.

Không chỉ vậy, máy tính lượng tử cũng có thể giúp tăng tốc đáng kể việc học máy so với máy tính cổ điển. Đây là lý do tại sao Google đã đầu tư vào nghiên cứu máy tính lượng tử để cải thiện Google AI bằng phần cứng lượng tử.

4. Mật mã học lượng tử

Điều này rất khác với mật mã sau lượng tử, vì nó không có nghĩa là ngăn máy tính lượng tử phá vỡ hệ thống mật mã, mặc dù vậy, dù sao thì nó cũng vậy. Loại mật mã này sử dụng các phương tiện của cơ học lượng tử. Nhưng làm thế nào nó linh hoạt hơn các hình thức mật mã khác?

Mật mã học lượng tử chủ yếu tập trung vào phần phân phối chính của hệ thống mật mã, ở đây có hai cặp qubit kết hợp được sử dụng. Các hạt vướng víu trong một chồng chất, khi được đo, ảnh hưởng đến các qubit khác. Gửi một luồng các qubit này và bạn có một khóa có thể sử dụng để mã hóa. 

Phần tốt nhất về nó là việc nghe lén là không thể, vì các qubit không thể được sao chép. Họ cũng có thể đo được, vì có nhiều phương pháp để xác định xem qubit có bị giả mạo hay không trước khi được người nhận dự định nhận. Điều này làm cho nó trở thành một phương pháp mạnh mẽ cho mật mã, đó là lý do tại sao các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu lĩnh vực này.

3. Dự báo thời tiết

Năm 2017, một nhà nghiên cứu người Nga đã xuất bản một bài báo về khả năng sử dụng máy tính lượng tử để dự đoán thời tiết chính xác hơn so với máy tính cổ điển. Có một vài hạn chế với các máy tính hiện tại trong việc dự đoán tất cả những thay đổi phức tạp của thời tiết. Điều này là do một lượng lớn dữ liệu có liên quan, nhưng máy tính lượng tử dường như cung cấp một tốc độ lớn so với phương tiện cổ điển vì phương pháp phân cụm lượng tử động (DQC), được cho là tạo ra các bộ dữ liệu hữu ích mà các kỹ thuật cổ điển không thể.

Mặc dù vậy, phải lưu ý rằng ngay cả máy tính lượng tử cũng không thể dự đoán thời tiết với độ chính xác tuyệt đối, nhưng ít nhất sẽ ít có khả năng chúng ta sẽ hối tiếc vì không mang theo ô trong những ngày nắng đáng ngờ.

2. Quảng cáo hiệu quả hơn

Tất cả chúng ta đều ghét khi chúng ta tìm kiếm một bài báo bị ngập trong các quảng cáo. Hầu hết trong số đó thậm chí có vẻ liên quan. May mắn thay, Recruit Communications đã tìm ra giải pháp cho một trong hai vấn đề đó. Sự liên quan của quảng cáo.

Trong nghiên cứu của họ, họ đã giải thích cách thức ủ lượng tử có thể được sử dụng để giúp các công ty muốn quảng cáo tiếp cận nhiều người hơn mà không phải chi tiêu quá nhiều. Việc ủ lượng tử có thể được sử dụng để phù hợp với các quảng cáo có liên quan đến khách hàng để họ có thể sử dụng vào chúng nhiều hơn. 

1. Chơi game với máy tính lượng tử

Với tất cả các máy tính lượng tử tăng tốc cung cấp trong lĩnh vực điện toán, một điều mà các game thủ có thể tò mò là liệu chúng có thể được sử dụng để tạo ra một giàn chơi game mượt mà có thể chạy các trò chơi ở tốc độ cao.

Tại thời điểm này, lĩnh vực máy tính lượng tử vẫn còn ở giai đoạn sơ khai, và phần cứng hiện tại vẫn chưa đạt đến mức tối ưu hóa lượng tử, siêu cứng có thể tính toán nhanh hơn so với các máy tính tốt nhất hiện nay, mặc dù định nghĩa vẫn còn mơ hồ. Điều này là do các thuật toán máy tính lượng tử hoạt động rất khác với các thuật toán cổ điển. Ngay cả với điều đó, chơi game lượng tử dường như vẫn có thể.

Đã có một vài trò chơi được phát triển để sử dụng máy tính lượng tử. Một trong số chúng được gọi là Chiến hạm lượng tử, dựa trên trò chơi bảng Battleships. Hơn nữa, Microsoft đã nghiên cứu một ngôn ngữ lập trình có tên Q #, sử dụng cả phần cứng cổ điển và lượng tử để tính toán. Nó cũng rất giống với C #, điều đó có nghĩa là rất có thể phát triển các trò chơi sử dụng Q # tận dụng phần cứng lượng tử. 

Bạn có thể quan tâm đến chủ đề:

  • Top 10 con cá sấu lớn nhất từng được ghi nhận
  • Top 10 phát minh vĩ đại nhất mọi thời đại
  • 10 sự thật hấp dẫn về công nghệ nhận diện khuôn mặt

Nguồn: mingeek.vn

Cảm ơn bạn đã xem 10 ứng dụng tương lai của máy tính lượng tử mà bạn không ngờ tới