" Что такое квантовые вычисления?
Квантовые вычисления - это часть квантовой механики, дисциплины, которая охватывает математическое описание свойств природы на уровне атомных и субатомных частиц, таких как электроны или фотоны.
Квантовые вычисления используют субатомные частицы, чтобы превратить компьютеры в надежные машины, которые могут вычислять и обрабатывать данные с головокружительной скоростью. Они достигают экстремальной скорости благодаря кубитам (квантовым битам) и их способности существовать одновременно в единичном и нулевом состояниях или любой линейной комбинации этих двух состояний. Напротив, бинарные системы обычных компьютеров существуют только с одним («включено» или «истинно») или с нулевым («выключено» или «ложно») состоянием.
Другими словами, такая способность жить одновременно и в единичном, и в нулевом состояниях позволяет квантовым компьютерам одновременно обрабатывать большие объемы данных. Это невозможно в двоичных компьютерных системах, которые за раз могут обрабатывать только одну часть информации.
Квантовые вычисления появились еще в 1980-х годах, когда физики Ричард Фейнман и Юрий Манин обнаружили, что квантовая теория и алгоритмы могут применяться для вычислений с более эффективными результатами, чем их классические аналоги.
Прикладные квантовые вычисления по-прежнему находятся в зачаточном состоянии, но они способны повлиять на многие отрасли, помогая крупным организациям быстрее и эффективнее обрабатывать большие объемы данных.
Благодаря своей способности решать очень сложные задачи, такие как сверхбыстрая обработка огромных объемов данных или предоставление лучших моделей прогнозирования в различных областях, квантовые компьютеры могут взломать существующие протоколы шифрования, и этим представляют угрозу для технологии блокчейн и криптовалют.
Что такое облачные вычисления?
Облачные вычисления - или «облако» - это программное обеспечение на основе приложений, которое распространяет вычислительные услуги по всему Интернету, используя сторонние серверы, хранилища, базы данных, сети, программное обеспечение и аналитику для хранения и обработки данных.
До появления облачных вычислений предприятиям приходилось покупать и обслуживать собственные серверы с достаточным количеством места для предотвращения простоев и управления пиковым объемом трафика. Тем не менее, много места на сервере часто оставалось неиспользованным, что приводило к пустой трате денег и ресурсов. Экосистема облачных вычислений позволяет организациям использовать более эффективное и экономичное решение, не требуя дорогостоящего оборудования, частных центров обработки данных или установки программного обеспечения, уделяя особое внимание инновациям, динамичным ресурсам и экономии за счет масштаба.
Облачные вычисления были изобретены в 1960-х годах, а в 2020-х стали преобладающими, когда потребовалась более производительная вычислительная система для решения проблем удаленной работы организаций, возникших во время пандемии.
Благодаря облачным вычислениям многие предприятия могут мгновенно обмениваться услугами в любое время, а также осуществлять удаленное управление, доступ и хранение данных и приложений. Используя облако, они получают масштабируемое хранилище для файлов, приложений и различных типов информации, экономя время и деньги.
Как работают квантовые вычисления?
Классический процессор использует биты для обработки операций и выполнения различных программ, а квантовый компьютер использует кубиты для запуска многомерных квантовых алгоритмов.
Квантовые компьютеры используют множество многомерных алгоритмов для выполнения измерений и наблюдений с помощью кубитов, которые могут одновременно представлять 0 и 1. Вычислительная мощность таких многомерных пространств экспоненциально возрастает пропорционально количеству добавляемых кубитов.
Квантовые компьютеры меньше и требуют меньше энергии, чем суперкомпьютеры (компьютеры с более высоким уровнем производительности по сравнению с компьютерами общего назначения). Квантовый процессор по размеру похож на процессор ноутбука, а квантовая аппаратная система состоит в основном из систем охлаждения.
Квантовые компьютеры - это чувствительные инструменты с высоким уровнем ошибок, которые можно предотвратить, содержа аппаратные средства при очень низкой температуре, примерно на одну сотую градуса выше абсолютного нуля. Такие системы охлаждения определяются как сверхжидкости, которые должны дополнительно охлаждать процессоры для создания сверхпроводников.
Здесь электроны могут двигаться без сопротивления, быстрее и эффективнее генерируя квантовую информацию и создавая сложные многомерные пространства, пропорциональные количеству добавленных кубитов.
Преимущества и недостатки квантовых вычислений
Преимущества:
- Возможности для нескольких отраслей по разработке и проектированию передовых компьютерных программ на основе высокоточных, безопасных и эффективных данных.
- Усовершенствованные и надежные методы шифрования данных для лучшего обнаружения мошенничества и общей безопасности конфиденциальных данных.
- Беспрецедентная скорость обработки данных для одновременного управления огромными объемами данных, что невозможно на обычных компьютерах.
- Квантовые вычисления могут помочь в разработке новых материалов, лекарств и химических веществ путем моделирования сложных молекулярных структур.
Недостатки:
- Квантовые компьютеры очень чувствительны к внешним помехам, таким как температура и электромагнитное излучение, что может повлиять на точность вычислений.
- Недостаточная доступность и, как следствие, отсутствие массового внедрения не позволяют разработчикам должным образом оценить возможности и надежность квантовых компьютеров.
- Необходимость правильного функционирования большого объема данных означает, что предприятия должны инвестировать в огромные системы хранения данных для размещения квантовых компьютеров.
Как работают облачные вычисления?
Облачные вычисления осуществляются специализированными компаниями, которые обслуживают массивные центры обработки данных для обеспечения необходимой безопасности, емкости хранения и вычислительной мощности.
Облачные сервисы доступны через подключение к Интернету и вычислительные устройства, такие как смартфоны, ноутбуки или настольные компьютеры. Пользователи выбирают хостинговую компанию для облачных вычислений и платят за право использовать их услуги. Такие услуги включают в себя инфраструктуру, необходимую для облегчения связи между устройствами и программами, например загрузку файла на ноутбук пользователя, который будет мгновенно синхронизирован в папке с файлами того же пользователя на iPhone.
Облачные вычисления имеют интерфейс, позволяющий пользователям получать доступ к своим сохраненным данным с помощью интернет-браузера, и серверную часть, состоящую из серверов, компьютеров, баз данных и центральных серверов.
Центральные серверы используют определенные правила протоколов для облегчения операций и обеспечения бесперебойной связи между устройствами, подключенными к облаку.
Некоторые из доступных облачных хостинговых компаний являются ведущими технологическими лидерами, такими как Amazon Web Services, Microsoft Azure, Apple iCloud и Google Drive.
Преимущества и недостатки облачных вычислений
Преимущества:
- Облачные вычисления позволяют компаниям масштабировать свою инфраструктуру по требованию, что означает, что они могут быстро и легко добавлять или удалять серверы по мере изменения своих потребностей. Это может помочь компаниям справляться с внезапными требованиями рынка, не беспокоясь об ограничениях мощностей.
- Экономическая эффективность для предприятий, поскольку им не нужно вкладывать средства в установку дорогостоящего оборудования или программного обеспечения.
- Облачные вычисления обеспечивают легкий доступ к данным и приложениям из любого места, где есть подключение к Интернету.
Недостатки:
- Безопасность по-прежнему является проблемой для облачных вычислений из-за их подключения к Интернету, которое может быть уязвимо для хакерских атак.
- Высокая степень централизации облачных серверов означает, что во время сбоев службы могут отключаться в определенных местах.
Квантовые или облачные вычисления: что лучше?
Оба решения имеют свои преимущества и недостатки, и в споре между квантовыми и облачными вычислениями нет победителя. В конце концов, они будут полностью интегрированы, чтобы предоставлять привлекательные и безопасные решения для всех видов бизнеса и частных лиц.
Прежде чем сделать выбор между квантовыми и облачными вычислениями, предприятия должны учитывать несколько факторов, таких как стоимость, доступность и конкретные потребности.
Табличка
Заменят ли квантовые вычисления облачные вычисления?
Хотя квантовые вычисления не заменят облако в ближайшее время, крупные технологические компании работают над интеграцией двух решений, чтобы получить максимальную отдачу от обоих миров. Такая интеграция может облегчить удаленный доступ к квантовым компьютерам с использованием облака и быть доступной для более широкого круга пользователей.
Облачные квантовые компьютеры могут ускорить темпы технологических инноваций, оптимизируя работу исследователей и разработчиков, которые могут получить доступ к квантовому оборудованию и вычислительным ресурсам через облако, что приведет к более быстрым прорывам и открытиям.
Табличка
Компании и частные лица должны преодолеть множество проблем, прежде чем будут готовы к интеграции квантовых и облачных вычислений. Например, сложность доступа к квантовым компьютерам и опыт, необходимый для работы с ними, затрудняют использование квантовых решений в облаке для обычного человека. Еще одной проблемой является безопасность, поскольку конфиденциальные квантовые алгоритмы должны быть защищены от несанкционированного доступа, что более распространено в облаке.
