Noturēt Ameriku pirmajā vietā kvantu skaitļošanā nozīmē izvairīties no šīm piecām lielajām kļūdām

Tehniķa kundze

Pēc tam, kad Ķīna ir apsteigusi savu vadošo pozīciju mākslīgā intelekta jomā, ASV ir apņēmības pilna saglabāt pasaules vadošo vietu kvantu tehnoloģiju jomā.

Divi atsevišķi tiesību akti, kas tiek iesniegti Kongresā, palielinātu federālos izdevumus kvantu pētniecībai un veicinātu vairāk publiskā un privātā sektora partnerību šajā jomā. Tiesību aktu priekšlikumos liela uzmanība tiek pievērsta kvantu skaitļošanai, kas galu galā varētu radīt iekārtas, kuru dēļ mūsdienu jaudīgākais superdators šķiet kā abakuss.

Atšķirībā no parastajām iekārtām, kas apstrādā datus bitos, kas attēlo kādu no tām 0 vai viens , kvantu datori izmanto kvantu bitus vai kubitus, kas var attēlot abas vērtības vienlaikus. Lai gan klasiskajam datoram pievienojot dažus papildu bitus, tas nedaudz maina tā iespējas, dažu kubitu pievienošana palielina kvantu mašīnas skaitļošanas jaudu eksponenciāli.

Saistīts stāsts

Saistīts stāsts Sveika, kvantu pasaule.

Sarežģītā tehnoloģija joprojām ir sākuma stadijā, taču tā strauji attīstās (skatiet sadaļu Nopietni kvantu datori beidzot ir klāt. Ko mēs ar tiem darīsim? ). Nākotnē kvantu tehnoloģija varētu palīdzēt pētniekiem izstrādāt jaunus materiālus, radīt jaunas molekulas zālēm un ražot īpaši jaudīgus sensorus tādām lietām kā naftas izpēte. Tehnoloģijai ir arī liela ietekme uz nacionālo drošību: kvantu datori varētu palīdzēt uzlauzt pat vismodernāko mūsdienās izmantoto šifrēšanu, un tie varētu radīt jaunus, praktiski nesalaužamus sakaru tīklus.

C hina zvana

Citas valstis un reģioni jau ir paziņojuši par vērienīgiem plāniem finansēt kvantu aktivitātes. Eiropas Savienība ir uzsākusi vairāku gadu iniciatīvu, ko atbalsta aptuveni 1,2 miljardu ASV dolāru ieguldījums, un Ķīna iegulda 10 miljardus ASV dolāru, lai Hefei izveidotu nacionālo kvantu informācijas zinātnes laboratoriju, kas tiks atvērta 2020.

Federālais finansējums kvantu pētniecībai Amerikā jau veido aptuveni 200–250 miljonus USD gadā. Pateicoties šim atbalstam un lielo uzņēmumu, piemēram, IBM un Google, kā arī jaunuzņēmumu, piemēram, Rigetti Computing un IonQ, centieniem Amerika ieņem vadošo pozīciju daudzās kvantu tehnoloģiju jomās, tostarp pašu datoros (skatiet, Google uzskata, ka tas ir tuvu 'kvantu pārākumam'. Lūk, ko tas īsti nozīmē). Saskaņā ar Patinformatics, kas izseko patentu saimes vai patentu grupas, kas aptver konkrētus izgudrojumus, Amerikā ir 800 no tiem kvantu skaitļošanā — vairāk nekā četras reizes vairāk nekā Ķīnai.

Taču Ķīna strauji virzās uz priekšu, īpaši kvantu komunikācijā: tā jau ir demonstrējusi kvantu drošu videozvanu starp Pekinu un Vīni, izmantojot īpašu satelītu. Un tā strauji attīstās kvantu kriptogrāfijā: Patinformātikas dati liecina, ka Ķīna 2014. gadā apsteidza ASV šāda veida patentu saimē. Tas nebūt nenozīmē, ka valsts tehnoloģija ir labāka, taču tā noteikti liecina par to, cik strauji attīstās tās zināšanas.

Čads Ridžeti, uzņēmuma Rigetti Computing izpilddirektors, kurš stingri atbalsta centienus izveidot ASV nacionālo kvantu plānu, atzīmē, ka mākslīgā intelekta jomā Ķīna sāka, reproducējot daudzus no tiem pašiem atklājumiem, ko panākuši ASV pētnieki, un pēc tam izmantoja pieredzi, lai izstrādātu AI. darbaspēks, kas tagad rada daudz novatorisku ideju. Rigetti redz, ka valsts strauji attīstās arī savā jomā. Man nav šaubu, ka tā pati rokasgrāmata tiek izmantota kvantā, viņš saka.

Kvantu divnieks

ASV politiķi ir strādājuši pie likumdošanas, paturot prātā šo plaukstošo sāncensību. Likumprojekts ar nosaukumu Kvantu skaitļošanas pētniecības likums, ko nesen atklāja Kalifornijas demokrātu senatore Kamala Harisa, paredz, ka Jūras spēku un armijas pētniecības vadītājiem jāizveido valsts un privātā sektora pētniecības konsorcijus kvantu projektiem. Tie darbotos līdz 2024. gadam un saņemtu nenoteiktu valsts finansējumu.

Saistīts stāsts

Saistīts stāsts Kvantu datori varētu izjaukt kriptogrāfiju, uz kuru balstās parastās blokķēdes. Tagad fiziķi saka, ka veids, kā sapīt tagadni ar pagātni, varētu novērst šāda veida uzbrukumu.

Vēl vienu likumprojektu izstrādā Pārstāvju palātas Zinātnes, kosmosa un tehnoloģiju komitejas priekšsēdētājs republikānis Lamārs Smits. Nacionālās kvantu iniciatīvas likuma projekts vēl nav publicēts, bet Smits ir izdevis vispārīgus plānus preses relīze . Cita starpā tas pilnvarotu ASV Enerģētikas departamentu izveidot vairākus pētniecības centrus, kuros fiziķi, inženieri un programmatūras eksperti kopā varētu strādāt pie projektiem. Tas arī uzdotu Baltā nama Zinātnes un tehnoloģiju politikas birojam izveidot paneli, lai pārraudzītu federālos centienus.

Galu galā šie likumprojekti un visas citas iniciatīvas būs jāapvieno ASV ģenerālplānā. Šeit ir dažas no kļūdām, no kurām politikas veidotājiem ir jāizvairās, ja viņi vēlas, lai šis plāns būtu veiksmīgs.

• Nododot atbildību militārpersonām. Harisa likumprojekta mērķis ir iecelt aizsardzības sekretāru par kvantu iniciatīvas vispārējo vadītāju, saskaņojot to ar Baltā nama OSTP. Tas gandrīz noteikti novestu pie pārāk šaura fokusa uz tādām jomām kā kvantu kriptogrāfija un komunikācija. Tie ir svarīgi, taču kvantu tehnoloģija sola daudz plašākus ieguvumus, un valsts plānā tas būtu jāatspoguļo. Lai gan militārajām un izlūkošanas kopienām vajadzētu būt lielam ieguldījumam, ņemot vērā to ilgo pieredzi kvantu tehnoloģijās, tām nevajadzētu diktēt vispārējo stratēģiju.

• Pārmērīgi preskriptīvs attiecībā uz to, kas tiek finansēts. Kvantu tehnoloģija mainās tik ātri, ka jebkurai valsts iniciatīvai ir jābūt elastīgai: jomai attīstoties, resursi būs jāpārvieto uz dažādiem projektiem. Gan Herisa, gan Smita plāni tam, visticamāk, atstās saprātīgu brīvību, kas ir iepriecinoši.

• Nepietiekams ieguldījums darbaspēka attīstībā. Amerikas kvantu darbaspēka palielināšanai vajadzētu būt galvenajai prioritātei, jo šajā jomā ir liels talantu trūkums un ne tikai kvantu iekārtu būvniecībā. Ir patiešām grūti nolīgt izstrādātājus, kas var apkopot programmatūru, kas darbotos kvantu shēmās, saka Kristofers Monro, Merilendas Universitātes profesors un IonQ līdzdibinātājs. Saskaņā ar Smita paziņojumu presei, viņa likumprojekts pilnvarotu Nacionālo zinātnes fondu izveidot pētniecības centrus un kursus, lai palīdzētu attīstīt kvantu talantus. Harisa likumprojektā izglītība vispār nav minēta.

• Pārmērīga investīcija visā kvantitatīvajā jomā. Akadēmiķu un vadītāju grupa, tostarp Rigetti un Monro, šā gada sākumā publicēja dokumentu, kurā tika pieprasīts kopējais budžets 800 miljonu USD apmērā sākotnējā piecu gadu periodā, lai segtu pētniecības pasākumus un darbaspēka attīstību. Tas gandrīz dubultotu esošos ikgadējos federālos ieguldījumus šajā jomā.
  
  Ne Harisa rēķinā, ne Smita paziņojumā presei nav minētas konkrētas summas. Taču Pārstāvju palātas komitejas palīgs saka, ka tās pašreizējā domāšana ietver USD 50 miljonus gadā NSF un USD 125 miljonus gadā DoE centriem piecu gadu laikā, kas kopā atbilst apmēram akadēmisko aprindu un uzņēmumu vadītāju ieteiktajam skaitlim. Smita plāns paredz papildu 80 miljonus ASV dolāru gadā darbam, ko Nacionālais standartu un tehnoloģiju institūts veic kvantu standartu noteikšanas un citos jautājumos, tādējādi kopējās investīcijas sasniedzot gandrīz 1,3 miljardus ASV dolāru. Iespējams, NIST darbs ir visas šīs papildu naudas vērts, taču tā lieta ir rūpīgi jāpārbauda.
  
  Neatkarīgi no tā, kādi skaitļi beidzot tiks izvēlēti, plāna administratoriem būs jānodrošina, lai nauda netiktu sadalīta pārāk maz un netiktu subsidēts darbs, ko privātais sektors būtu darījis jebkurā gadījumā.

• Sajaukt Ameriku vispirms tikai ar Ameriku. Amerikai nav zināšanu monopola kvantu skaitļošanas jomā, tāpēc ir svarīgi, lai jebkurš plāns veicinātu starptautisku sadarbību ar citiem izcilības centriem, piemēram, Kanādu, Austrāliju un Eiropu. Ir arī iespēja sadarboties ar Ķīnas pētniekiem nejutīgās jomās. Pašreizējais Baltā nama iemītnieks varētu nebūt tik ļoti ieinteresēts Ķīnā vai Kanādā (atvainojiet, Trudo kungs), taču tam nevajadzētu būt par iemeslu, lai pārtrauktu sadarbību šajā svarīgajā jomā. Amerikai ir vajadzīgs nacionāls kvantu skaitļošanas plāns, taču tai ir vajadzīgs arī globāls domāšanas veids, lai tas patiešām darbotos.
<

paslēpties